一種單洞大斷面特長(zhǎng)隧道施工通風(fēng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種單洞大斷面特長(zhǎng)隧道施工通風(fēng)系統(tǒng)，所述通風(fēng)系統(tǒng)包括設(shè)置在所述隧道中心線一側(cè)的施工通風(fēng)臨時(shí)隔墻(2)，保證施工通風(fēng)臨時(shí)隔墻(2)與隧道兩側(cè)邊墻分別圍繞成封閉巷道的斷面面積比接近2∶1，將其中斷面面積較小的封閉巷道作為輸送新鮮風(fēng)的新鮮風(fēng)進(jìn)風(fēng)巷道(4)，掌子面回流的污染風(fēng)則從斷面面積較大的污染風(fēng)排出巷道(5)內(nèi)排出隧道外；在隧道洞口出口處，施工通風(fēng)臨時(shí)隔墻(2)延伸出洞外，將洞口附近區(qū)域的新鮮風(fēng)源與污染風(fēng)分離；本實(shí)用新型采用射流巷道式通風(fēng)方式，解決了單洞大斷面特長(zhǎng)隧道施工時(shí)超長(zhǎng)距離送風(fēng)的難題，有效提高對(duì)掌子面送風(fēng)效率，并節(jié)約了成本，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說(shuō)明】一種單洞大斷面特長(zhǎng)隧道施工通風(fēng)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種隧道內(nèi)的施工通風(fēng)系統(tǒng)，尤其涉及一種用于解決單洞大斷面 特長(zhǎng)隧道施工的通風(fēng)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 由于隧道結(jié)構(gòu)的封閉性，隧道施工過(guò)程中機(jī)械作業(yè)產(chǎn)生的尾氣、爆破產(chǎn)生的硝煙、 地層溢出的有毒有害氣體等將會(huì)在隧道內(nèi)積聚，威脅作業(yè)人員健康和施工安全。為改善隧 道施工作業(yè)環(huán)境，保障作業(yè)人員的健康，必須采取有效的通風(fēng)措施。
[0003] 在現(xiàn)有隧道的施工通風(fēng)設(shè)計(jì)中，幾乎所有的隧道都采用強(qiáng)制機(jī)械通風(fēng)方式。機(jī)械 通風(fēng)包括壓入式、抽（排）出式、混合式和巷道式。如圖1所示，壓入式通風(fēng)是將軸流風(fēng)機(jī) 安設(shè)在距離洞口 30m以外的新鮮風(fēng)區(qū)，軸流風(fēng)機(jī)提供掌子面需要的風(fēng)量和風(fēng)壓，通過(guò)風(fēng)管 將新鮮風(fēng)壓送到開挖工作面，并將稀釋的污風(fēng)沿隧道排出洞外。此通風(fēng)方式中軸流風(fēng)機(jī)安 裝在固定位置，隨著掌子面的推進(jìn)只需要接長(zhǎng)通風(fēng)管即可，基本不受施工條件限制。排出式 通風(fēng)是將通風(fēng)機(jī)安設(shè)在開挖工作面污染源附近，通過(guò)通風(fēng)管將污風(fēng)排出洞外，新鮮風(fēng)沿隧 道進(jìn)入到開挖工作面，洞外通風(fēng)管出風(fēng)口需在距離洞口 30m以外的下風(fēng)向。此通風(fēng)方式中 軸流風(fēng)機(jī)安置在掌子面附近，對(duì)工作面附近污染源稀釋效果較壓入式通風(fēng)好，但是軸流風(fēng) 機(jī)需要隨著掌子面的推進(jìn)而改變安裝位置，不利于現(xiàn)場(chǎng)的施工管理。這兩種通風(fēng)方式在單 洞隧道和平行雙洞隧道施工通風(fēng)中均可采用，但是隨著隧道掘進(jìn)長(zhǎng)度的增加，風(fēng)管壓入長(zhǎng) 度和隧道內(nèi)風(fēng)流的流動(dòng)距離距均會(huì)增加，通風(fēng)阻力將迅速增大，為達(dá)到通風(fēng)長(zhǎng)度的要求，只 能采取并聯(lián)或串聯(lián)軸流風(fēng)機(jī)的方式，此時(shí)，在造成能源過(guò)大消耗的同時(shí)，對(duì)通風(fēng)設(shè)備和技術(shù) 的要求也大大提高，通風(fēng)效果也會(huì)大打折扣。
[0004] 巷道式通風(fēng)分為主扇巷道式和射流巷道式。目前施工通風(fēng)應(yīng)用較多的是射流巷道 式通風(fēng)。如圖2所示，射流巷道式通風(fēng)方式中采用射流風(fēng)機(jī)為動(dòng)力，利用平行雙洞或輔助 坑道將新鮮風(fēng)引導(dǎo)至洞內(nèi)，再由安設(shè)在新鮮風(fēng)區(qū)的軸流風(fēng)機(jī)利用通風(fēng)管將新鮮風(fēng)送到掌子 面附近，可以有效的縮短送風(fēng)距離，提高通風(fēng)效率，有效地解決了長(zhǎng)距離雙洞隧道的施工通 風(fēng)問(wèn)題。巷道式通風(fēng)受施工條件影響較大，一般只能應(yīng)用在有聯(lián)絡(luò)通道的平行雙洞條件下， 輔助坑道貫通的情況下有時(shí)也局部采用。
[0005] 但是，隨著高速公路和高速鐵路的快速發(fā)展，在隧道建設(shè)中涌現(xiàn)出大量的長(zhǎng)距離 大斷面及超大斷面單洞隧道。在此類隧道的施工建設(shè)中，傳統(tǒng)的巷道式通風(fēng)不在適用，當(dāng)掘 進(jìn)距離較小時(shí)，壓入式通風(fēng)尚能有效的解決施工通風(fēng)問(wèn)題，當(dāng)掘進(jìn)距離較大時(shí)，如何經(jīng)濟(jì)有 效地解決施工通風(fēng)問(wèn)題成為焦點(diǎn)。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0006] 本實(shí)用新型的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種用于解決單洞大斷面特 長(zhǎng)隧道施工的通風(fēng)系統(tǒng)。
[0007] 本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種單洞大斷面特長(zhǎng)隧道施工通風(fēng)系統(tǒng)，包括設(shè)置在所述隧道中心線一側(cè)的施工 通風(fēng)臨時(shí)隔墻（2)，保證施工通風(fēng)臨時(shí)隔墻（2)與隧道兩側(cè)邊墻分別圍繞成封閉巷道的斷 面面積比接近2 : 1，將其中斷面面積較小的封閉巷道作為輸送新鮮風(fēng)的新鮮風(fēng)進(jìn)風(fēng)巷道 (4)，斷面面積較大的封閉巷道作為污染風(fēng)排出巷道（5);在隧道洞口出口處，施工通風(fēng)臨 時(shí)隔墻⑵延伸出洞外。
[0009] 所述的通風(fēng)系統(tǒng)，在新鮮風(fēng)進(jìn)風(fēng)巷道（4)入口端L6位置處設(shè)置第一射流風(fēng)機(jī)（7)、 距離射流風(fēng)機(jī)（7)L 5的位置設(shè)置第二射流風(fēng)機(jī)（8)，在污染風(fēng)排出巷道（5)內(nèi)，距離二襯臺(tái) 車1^位置設(shè)置第三射流風(fēng)機(jī)（11)，距離污染風(fēng)排出巷道（5)出口端L 7位置處設(shè)置第四射流 風(fēng)機(jī)（3);在新鮮風(fēng)進(jìn)風(fēng)巷道（4)內(nèi)，在距離二襯臺(tái)車L3S IOOm位置處設(shè)置軸流風(fēng)機(jī)（9)， 軸流風(fēng)機(jī)（9)距離施工通風(fēng)臨時(shí)隔墻（2) -端為L(zhǎng)4，軸流風(fēng)機(jī)（9)連接通風(fēng)管（10)，通風(fēng) 管（10)將新鮮風(fēng)輸送到距離掌子面L2處；其中，局部射流風(fēng)機(jī)（11)與二襯臺(tái)車距離L 1取 20m;在瓦斯隧道施工通風(fēng)中，風(fēng)筒（10)出風(fēng)口與掌子面距離L2控制在4m;壓入式軸流風(fēng) 機(jī)（9)與二襯臺(tái)車的距離L 3取100?200m ;軸流風(fēng)機(jī)向內(nèi)縮進(jìn)距離L4取30m ;射流風(fēng)機(jī)至 隧道洞口的距離L6及L7取IOOm ;施工通風(fēng)臨時(shí)隔墻（2)延伸出隧道洞口的距離L8至少為 100m。
[0010] 所述的通風(fēng)系統(tǒng)，所述大斷面特長(zhǎng)隧道指三車道及三車道以上高速公路隧道及高 速鐵路隧道，其斷面面積為50?100m 2,隧道長(zhǎng)度在3km以上。
[0011] 本實(shí)用新型所述通風(fēng)系統(tǒng)是利用隧道斷面大的特點(diǎn)，在隧道內(nèi)設(shè)置臨時(shí)隔墻，從 而得到新鮮風(fēng)送風(fēng)巷道，達(dá)到應(yīng)用射流巷道式通風(fēng)方式的目的。為了避免隧道洞口處新鮮 風(fēng)與污染風(fēng)的相互影響，臨時(shí)隔墻需延長(zhǎng)至洞外至少IOOm的距離，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和氣象條 件，在隧道斷面高度的基礎(chǔ)上合理選擇臨時(shí)隔墻的高度。
[0012] 本實(shí)用新型的有益效果在于：
[0013] 本實(shí)用新型利用設(shè)置在大斷面隧道中的臨時(shí)隔墻，在單洞大斷面特長(zhǎng)隧道施工中 開辟出射流巷道式通風(fēng)方式所需要的送風(fēng)巷道，并采用射流巷道式通風(fēng)方式，通過(guò)對(duì)射流 風(fēng)機(jī)數(shù)量的優(yōu)化和設(shè)置位置的合理分布，使軸流風(fēng)機(jī)的送風(fēng)距離縮小為100?200m(約為 二襯臺(tái)車到掌子面的距離）左右，避免了單洞大斷面特長(zhǎng)隧道施工時(shí)超長(zhǎng)距離送風(fēng)的難 題，有效提高對(duì)掌子面送風(fēng)效率，并節(jié)約了成本，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1是壓入式通風(fēng)方式示意圖；
[0015] 圖2是射流巷道式通風(fēng)方式示意圖；
[0016] 圖3是本實(shí)用新型所述通風(fēng)系統(tǒng)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖4是圖1中C1-C1方向的斷面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖5是圖1中C2-C2方向的斷面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖6是圖1中C3-C3方向的斷面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖7是圖1中C4-C4方向的斷面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖8是應(yīng)用本實(shí)用新型所述通風(fēng)系統(tǒng)的隧道洞口正視圖。
[0022] 圖9是應(yīng)用本實(shí)用新型所述通風(fēng)系統(tǒng)的隧道洞口側(cè)視圖。
[0023] 圖10是應(yīng)用本實(shí)用新型所述通風(fēng)系統(tǒng)的隧道洞口俯視圖。
[0024] 1大斷面特長(zhǎng)隧道，2施工通風(fēng)臨時(shí)隔墻，3、7、8、11射流風(fēng)機(jī)，4新鮮風(fēng)進(jìn)風(fēng)巷道，5 污染風(fēng)排出巷道，6臨時(shí)隔墻洞外延伸部分，9軸流風(fēng)機(jī)，10通風(fēng)管。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合某工程實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步具體介紹，并對(duì)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比， 說(shuō)明該施工通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)越性。
[0026] 本實(shí)用新型中所謂大斷面特長(zhǎng)隧道指三車道及三車道以上高速公路隧道及高速 鐵路隧道，其斷面面積為50m 2以上，隧道長(zhǎng)度在3km以上。
[0027] 依托某單洞大斷面三車道特長(zhǎng)公路隧道，在III級(jí)圍巖條件下，隧道最大開挖面 積為135m2,隧道二次襯砌完成后最大凈空面積為110m2。隧址區(qū)穿越煤系地層，綜合所有地 質(zhì)勘察資料及調(diào)查資料確定該隧道為低瓦斯隧道。
[0028] 1)理論基礎(chǔ)部分
[0029] (1)確定需風(fēng)量
[0030] 確定開挖面需風(fēng)量時(shí)要綜合考慮掌子面附近同時(shí)工作的最多人數(shù)需風(fēng)量、防止隧 道內(nèi)瓦斯積聚的最小風(fēng)速需風(fēng)量、掌子面附近爆破排煙需風(fēng)量和稀釋洞內(nèi)內(nèi)燃機(jī)排放尾氣 的需風(fēng)量，并取以上需風(fēng)量中的最大值作為最終標(biāo)準(zhǔn)需風(fēng)量。
[0031] ①掌子面附近同時(shí)工作的最多人數(shù)需風(fēng)量
[0032] Q = q ? n ? k (1)
[0033] 式中：q_洞內(nèi)作業(yè)人員的需風(fēng)量，高瓦斯取4m3/min ?人；n-作業(yè)面同時(shí)作業(yè)的最 多人數(shù)，90人；k-備用系數(shù)，取1.5。
[0034] ②防止隧道內(nèi)瓦斯積聚的最小風(fēng)速需風(fēng)量
[0035] Qv = S ? V (2)
[0036] 式中：S-隧道的開挖面積，m2 ;V_隧道內(nèi)的最小瓦斯積聚風(fēng)速。
[0037] ③掌子面附近爆破排煙需風(fēng)量
[0038]

【權(quán)利要求】
1. 一種單洞大斷面特長(zhǎng)隧道施工通風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于，包括設(shè)置在所述隧道中心線 一側(cè)的施工通風(fēng)臨時(shí)隔墻（2)，保證施工通風(fēng)臨時(shí)隔墻（2)與隧道兩側(cè)邊墻分別圍繞成封 閉巷道的斷面面積比接近2 : 1，將其中斷面面積較小的封閉巷道作為輸送新鮮風(fēng)的新鮮 風(fēng)進(jìn)風(fēng)巷道（4)，斷面面積較大的封閉巷道作為污染風(fēng)排出巷道（5);在隧道洞口出口處， 施工通風(fēng)臨時(shí)隔墻（2)延伸出洞外。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于，在新鮮風(fēng)進(jìn)風(fēng)巷道（4)入口端L6位 置處設(shè)置第一射流風(fēng)機(jī)（7)、距離射流風(fēng)機(jī)（7) L5的位置設(shè)置第二射流風(fēng)機(jī)（8)，在污染風(fēng) 排出巷道（5)內(nèi)，距離二襯臺(tái)車LJi置設(shè)置第三射流風(fēng)機(jī)（11)，距離污染風(fēng)排出巷道（5) 出口端L 7位置處設(shè)置第四射流風(fēng)機(jī)（3);在新鮮風(fēng)進(jìn)風(fēng)巷道（4)內(nèi)，在距離二襯臺(tái)車L3S IOOm位置處設(shè)置軸流風(fēng)機(jī)（9)，軸流風(fēng)機(jī)（9)距離施工通風(fēng)臨時(shí)隔墻（2) -端為L(zhǎng)4，軸流風(fēng) 機(jī)（9)連接通風(fēng)管（10)，通風(fēng)管（10)將新鮮風(fēng)輸送到距離掌子面L2處；其中，局部射流風(fēng) 機(jī)（11)與二襯臺(tái)車距離!^取]。!!!；在瓦斯隧道施工通風(fēng)中，風(fēng)筒（10)出風(fēng)口與掌子面距離 L2控制在4m ;壓入式軸流風(fēng)機(jī)（9)與二襯臺(tái)車的距離L3取100?200m ;軸流風(fēng)機(jī)向內(nèi)縮進(jìn) 距離L4取30m ;射流風(fēng)機(jī)至隧道洞口的距離L6及L7取IOOm ;施工通風(fēng)臨時(shí)隔墻⑵延伸出 隧道洞口的距離L8至少為100m。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于，所述大斷面特長(zhǎng)隧道指三車道及三 車道以上高速公路隧道及高速鐵路隧道，其斷面面積為50?100m 2,隧道長(zhǎng)度在3km以上。
【文檔編號(hào)】E21F1/08GK204126663SQ201420574348
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月8日
【發(fā)明者】張雪金, 曾昌, 范建國(guó), 徐晨, 方勇 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)