隧道施工机械配套与通风技术分析

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摘要：机械配套与通风技术的选择和应用是隧道施工中的关键工作之一，特别是在一些施工路段较长或者海拔较高的隧道项目施工中，机械配套与通风技术会对工程施工的整体安全性以及经济效益产生直接影响。施工人员在选择配套的机械设备时，应科学认识工期对施工机械选型的影响，正确分析施工环境对机械选型的作用程度，并以此为基础，结合具体工况选择合适的通风技术，以适应隧道施工中污染源控制要求以及卫生标准，避免出现气体中毒等问题。基于此，结合吉林省龙井至大蒲柴河公路建设项目主体土建工程LPTJ08标段隧道工程实际施工，针对隧道施工机械配套与通风技术进行分析。

关键词：隧道工程；机械配套；通风技术；案例分析

机械配套与通风技术的选择和应用是隧道施工中的关键工作之一，特别是在一些施工路段较长或者海拔较高的隧道项目施工中，机械配套与通风技术会对工程施工的整体安全性以及经济效益产生直接影响。在分析隧道施工机械配套的方式时，需注重工期、施工方案以及施工环境对机械设备配套选型的影响。本文结合隧道工程施工机械配套选型的一般原则，对机械配套的具体方法和形式进行了优化。在分析通风技术过程中，对炮烟、地温、废气以及其他污染进行了分析，从理论的角度分析了通风技术对相应污染排放效能的影响，进而得到了选择通风技术的具体方法，并以此作为提高隧道施工整体质量的基础，为后续的施工建设环节提供安全保障。

1隧道施工机械配套选型方法

1.1工期对施工机械选型配套的影响及要求

隧道施工的工期一般比较明确，具体的工程施工工期在初期设计阶段就已经确定，为了满足施工工期的要求，施工方应合理选择工程施工的机械化程度。机械化程度越高，隧道施工的工期适应性也会越强，相应的施工效率也会更高。如果隧道施工的工期较短，施工人力资源有限，则施工方应选择产能较高的机械化设备。此类设备的功耗较高，施工方要注意控制隧道施工的整体成本。提高施工机械的机械化程度也是减小施工压力的有效方法，施工方应根据工期要求，制定详实有效的机械设备配套方案，切实满足隧道施工的工期要求。

1.2施工方案对施工机械选型配套的影响及要求

确定隧道施工的具体方案之后，即可进行机械设备配套选型工作。隧道施工方案中包含爆破工程、运输工程（一般为无轨运输方式），对机械设备的性能要求比较高，需要有较高的生产率，为此在选择机械设备的具体型号时，施工方一定要详细分析隧道施工的具体要求。一般而言，施工方案中包含的施工机械主要有隧道凿岩机、碎石挖掘机、工程用装载机以及其他各种类型运输车等。另外，在实际的隧道施工过程中，为了形成有效的机械化作业生产线，施工方需要合理选择大型工程机械，包括大功率的隧道风机、混凝土喷射机组等。

1.3施工环境对机械选型配套的影响及要求

如果隧道施工的海拔比较高，例如在一些高原或者山区，平均气温可能比较低，并且低温持续的时间比较长，则施工过程中难免出现冻土。施工环境中的冻土会对施工进度产生影响，并且还可能出现气压低、氧气含量少等情况。为此，在选择施工机械的具体型号时，施工方需要参考海拔对气压、温度以及空气密度影响的参考表，以此作为选择施工机械设备的基础条件，选择适应具体施工环境的机械设备。海拔高度对环境气压、温度以及空气密度的影响如表1所示。隧道施工环境对内燃机的影响颇为显著。在一些比较恶劣的环境下，内燃机工作气压条件得不到满足，在燃烧之后会出现“后燃”现象，影响内燃机整体的动力性能，整体热负荷也比较明显。为此在选择内燃机时，施工方一定要详细分析隧道工程施工环境的气压状态，明确空气的实际密度情况，进而合理选择增压柴油机的型号。

2隧道施工通风技术的应用要求分析

2.1炮烟通风要求

在隧道工程的实际施工过程中，爆破会产生大量的炮烟。此类炮烟中包含很多有毒物质，一般为一氧化碳和氮氧化合物。不同炸药产生的有害气体的具体构成情况有所差别，具体的数据值如表2所示。在应用通风技术时，施工方应明确各类气体的物理性质和化学性质，例如一氧化氮易溶于水，则在通风的过程中，施工方应准备喷雾设施，以降低隧道中一氧化氮的浓度，从而确保施工人员的人身安全。

2.2内燃机废气通风要求

在隧道工程的施工过程中，柴油机本身会产生一些废气，此类废气的构成成分非常复杂，一般会含有氮氧化合物、低碳氧化合物等。另外，还会出现一些柴油未燃烧而产生的油烟。为此，施工方应尽量选择低污染的油烟机。此类油烟机可为隧道工程的通风提供良好的气体环境支持，进而从源头处消除隧道中有毒气体对施工人员的影响。

3工程案例

3.1工程概况

林省龙井至大蒲柴河公路建设项目主体土建工程LPTJ08标段隧道工程，两江隧道结构形式为左右分离式，左洞长1375m，右洞长1439m，采用新奥法施工，技术标准为双向四车道，隧道单洞断面积55m2，双洞合计110m2，洞门型式削竹式。围岩等级：Ⅲ级625m，Ⅳ级1495m，Ⅴ级694m。TBM拆卸洞室在标段终点，长20m，宽9.1m，总高8.815m。为进行主洞掘进需进行的施工内容包括：进洞支洞SJ0+000~SJ5+199.659，长度5199.659m，与主洞高差为180.341m，坡比为3.857%。23#通风支洞在85m+963m处于主洞成49.764°斜交，洞长969.03m，与主洞高差为330.039m，坡比为37.315%。进洞支洞和主洞为TBM掘进，采用一台罗宾斯5.06m双护盾TBM独头掘进，施工断面为圆形。管片为预制C45混凝土拼装式结构，成型管片内径4.3m，管片厚度0.25m，管片型式为六边形蜂窝状，4片管片组成一环，管片与围岩之间的空隙，采用豆砾石充填并进行回填灌浆。洞内铺设单线钢轨，连续皮带机出渣，采用编组列车进行物料运输，设置错车道。

3.2机械选型配套方案

本工程施工段总长度较长，具有分段施工的特点，整体施工环境也比较复杂，为此在实际施工中，选择灵活性较好的小型凿岩机，负责完成隧道的钻孔工作。通过分析具体的施工数据，在本次施工中一共选择了6台凿岩机，风动凿岩机数量为10台。其中钻爆作业线凿岩机的配套如表3所示。其他用于材料运输的机械设备以及装碴、扒碴的机械设备，均需要结合实际的施工进度和施工情况进行确定。

3.3通风技术应用

3.3.1总体要求先确定作业人员需风量，一般而言需风量为3m3/min，本工程满足此要求。从爆破需风量的角度分析，需要考虑实际施工时的气压以及空气密度情况，本次工程施工选择的空气重率高程修正系数为0.7045。本次施工选择的通风方式主要包括自然通风方式以及机械通风方式，其中机械通风方式包括压入式通风、抽出式通风以及混合式通风。此外，本次施工还考虑了施工进度的实际要求以及具体的送风长度要求，并在实际的施工过程中根据施工情况进行了灵活调整。考虑到高原因素，在设计过程中确定供风量的参数时需要适当增加一定的量，以确保通风的标准满足使用要求。结合实际情况设置斜井，以让风管和运输车辆从其通过。施工前应选用双级调速轴流式风机，可以根据风量需求的大小选择高速运转和低速运转两种模式，以起到节能的作用。选用的各类通风设备的品牌不宜种类过多，否则不利于维护和维修。进行主洞施工过程中，需要先对撑子面进行爆破。爆破后的残渣出洞时间应根据各撑子面进行错开，避免出现交叉出渣的情况。然后再进行通风量的计算，根据实际需求进行均衡供风。3.3.2通风方案确定根据隧道的施工情况，可以选择的通风方案有风管压入式通风、斜井分隔压入式通风这两种类型。两种方案均有较高的安全性，只需对其进行能耗比较，选出最佳方案即可。经过对某一个工区的能耗进行比较，发现其共需向4个撑子面进行供风。经过计算得到，斜井上风处的风量达到8440m3/min。假设每个撑子面的风量需求为2110m3/min。根据风阻方面的因素进行方案必选，斜井分隔方案阻力为5478Pa，风管压入的阻力为7206Pa，斜井分隔的阻力比风管压入的阻力小了1728Pa，相对降低了能耗24%左右。最终决定选用斜井分隔压入式的通风方案。3.3.3隔板施工作业隔板主要由钢梁和彩钢板两种材料制作而成，将斜井分成两个部分，上面区域设置为进风通道，下面区域设置为排风通道和施工作业通道。本工程隔板选用的钢梁为15mm的方钢管，将其固定在隧道的两侧，并用吊杆固定在拱顶，然后用彩钢板作为分隔板，使用铆钉将彩钢板固定在骨架上即可。

4结语

本文结合吉林省龙井至大蒲柴河公路建设项目主体土建工程LPTJ08标段隧道工程实际施工，针对隧道施工机械配套与通风技术进行分析。在隧道施工过程中，机械选型配套方案以及通风技术的应用，应结合工程施工的具体情况，包括施工环境、施工进度以及施工技术要求等。在此基础上，施工方应根据施工的具体情况，灵活调整机械选型方案以及通风方式，以保障施工安全性为基础，适应施工机械设备的应用成本要求，进而切实提高隧道施工的整体质量。

参考文献

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作者：王振华 单位：浙江正方交通建设有限公司