隧道施工機械配套與通風技術分析

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摘要：機械配套與通風技術的選擇和應用是隧道施工中的關鍵工作之一，特別是在一些施工路段較長或者海拔較高的隧道項目施工中，機械配套與通風技術會對工程施工的整體安全性以及經濟效益產生直接影響。施工人員在選擇配套的機械設備時，應科學認識工期對施工機械選型的影響，正確分析施工環境對機械選型的作用程度，并以此為基礎，結合具體工況選擇合適的通風技術，以適應隧道施工中污染源控制要求以及衛生標準，避免出現氣體中毒等問題。基于此，結合吉林省龍井至大蒲柴河公路建設項目主體土建工程LPTJ08標段隧道工程實際施工，針對隧道施工機械配套與通風技術進行分析。

關鍵詞：隧道工程；機械配套；通風技術；案例分析

機械配套與通風技術的選擇和應用是隧道施工中的關鍵工作之一，特別是在一些施工路段較長或者海拔較高的隧道項目施工中，機械配套與通風技術會對工程施工的整體安全性以及經濟效益產生直接影響。在分析隧道施工機械配套的方式時，需注重工期、施工方案以及施工環境對機械設備配套選型的影響。本文結合隧道工程施工機械配套選型的一般原則，對機械配套的具體方法和形式進行了優化。在分析通風技術過程中，對炮煙、地溫、廢氣以及其他污染進行了分析，從理論的角度分析了通風技術對相應污染排放效能的影響，進而得到了選擇通風技術的具體方法，并以此作為提高隧道施工整體質量的基礎，為后續的施工建設環節提供安全保障。

1隧道施工機械配套選型方法

1.1工期對施工機械選型配套的影響及要求

隧道施工的工期一般比較明確，具體的工程施工工期在初期設計階段就已經確定，為了滿足施工工期的要求，施工方應合理選擇工程施工的機械化程度。機械化程度越高，隧道施工的工期適應性也會越強，相應的施工效率也會更高。如果隧道施工的工期較短，施工人力資源有限，則施工方應選擇產能較高的機械化設備。此類設備的功耗較高，施工方要注意控制隧道施工的整體成本。提高施工機械的機械化程度也是減小施工壓力的有效方法，施工方應根據工期要求，制定詳實有效的機械設備配套方案，切實滿足隧道施工的工期要求。

1.2施工方案對施工機械選型配套的影響及要求

確定隧道施工的具體方案之后，即可進行機械設備配套選型工作。隧道施工方案中包含爆破工程、運輸工程（一般為無軌運輸方式），對機械設備的性能要求比較高，需要有較高的生產率，為此在選擇機械設備的具體型號時，施工方一定要詳細分析隧道施工的具體要求。一般而言，施工方案中包含的施工機械主要有隧道鑿巖機、碎石挖掘機、工程用裝載機以及其他各種類型運輸車等。另外，在實際的隧道施工過程中，為了形成有效的機械化作業生產線，施工方需要合理選擇大型工程機械，包括大功率的隧道風機、混凝土噴射機組等。

1.3施工環境對機械選型配套的影響及要求

如果隧道施工的海拔比較高，例如在一些高原或者山區，平均氣溫可能比較低，并且低溫持續的時間比較長，則施工過程中難免出現凍土。施工環境中的凍土會對施工進度產生影響，并且還可能出現氣壓低、氧氣含量少等情況。為此，在選擇施工機械的具體型號時，施工方需要參考海拔對氣壓、溫度以及空氣密度影響的參考表，以此作為選擇施工機械設備的基礎條件，選擇適應具體施工環境的機械設備。海拔高度對環境氣壓、溫度以及空氣密度的影響如表1所示。隧道施工環境對內燃機的影響頗為顯著。在一些比較惡劣的環境下，內燃機工作氣壓條件得不到滿足，在燃燒之后會出現“后燃”現象，影響內燃機整體的動力性能，整體熱負荷也比較明顯。為此在選擇內燃機時，施工方一定要詳細分析隧道工程施工環境的氣壓狀態，明確空氣的實際密度情況，進而合理選擇增壓柴油機的型號。

2隧道施工通風技術的應用要求分析

2.1炮煙通風要求

在隧道工程的實際施工過程中，爆破會產生大量的炮煙。此類炮煙中包含很多有毒物質，一般為一氧化碳和氮氧化合物。不同炸藥產生的有害氣體的具體構成情況有所差別，具體的數據值如表2所示。在應用通風技術時，施工方應明確各類氣體的物理性質和化學性質，例如一氧化氮易溶于水，則在通風的過程中，施工方應準備噴霧設施，以降低隧道中一氧化氮的濃度，從而確保施工人員的人身安全。

2.2內燃機廢氣通風要求

在隧道工程的施工過程中，柴油機本身會產生一些廢氣，此類廢氣的構成成分非常復雜，一般會含有氮氧化合物、低碳氧化合物等。另外，還會出現一些柴油未燃燒而產生的油煙。為此，施工方應盡量選擇低污染的油煙機。此類油煙機可為隧道工程的通風提供良好的氣體環境支持，進而從源頭處消除隧道中有毒氣體對施工人員的影響。

3工程案例

3.1工程概況

林省龍井至大蒲柴河公路建設項目主體土建工程LPTJ08標段隧道工程，兩江隧道結構形式為左右分離式，左洞長1375m，右洞長1439m，采用新奧法施工，技術標準為雙向四車道，隧道單洞斷面積55m2，雙洞合計110m2，洞門型式削竹式。圍巖等級：Ⅲ級625m，Ⅳ級1495m，Ⅴ級694m。TBM拆卸洞室在標段終點，長20m，寬9.1m，總高8.815m。為進行主洞掘進需進行的施工內容包括：進洞支洞SJ0+000~SJ5+199.659，長度5199.659m，與主洞高差為180.341m，坡比為3.857%。23#通風支洞在85m+963m處于主洞成49.764°斜交，洞長969.03m，與主洞高差為330.039m，坡比為37.315%。進洞支洞和主洞為TBM掘進，采用一臺羅賓斯5.06m雙護盾TBM獨頭掘進，施工斷面為圓形。管片為預制C45混凝土拼裝式結構，成型管片內徑4.3m，管片厚度0.25m，管片型式為六邊形蜂窩狀，4片管片組成一環，管片與圍巖之間的空隙，采用豆礫石充填并進行回填灌漿。洞內鋪設單線鋼軌，連續皮帶機出渣，采用編組列車進行物料運輸，設置錯車道。

3.2機械選型配套方案

本工程施工段總長度較長，具有分段施工的特點，整體施工環境也比較復雜，為此在實際施工中，選擇靈活性較好的小型鑿巖機，負責完成隧道的鉆孔工作。通過分析具體的施工數據，在本次施工中一共選擇了6臺鑿巖機，風動鑿巖機數量為10臺。其中鉆爆作業線鑿巖機的配套如表3所示。其他用于材料運輸的機械設備以及裝碴、扒碴的機械設備，均需要結合實際的施工進度和施工情況進行確定。

3.3通風技術應用

3.3.1總體要求先確定作業人員需風量，一般而言需風量為3m3/min，本工程滿足此要求。從爆破需風量的角度分析，需要考慮實際施工時的氣壓以及空氣密度情況，本次工程施工選擇的空氣重率高程修正系數為0.7045。本次施工選擇的通風方式主要包括自然通風方式以及機械通風方式，其中機械通風方式包括壓入式通風、抽出式通風以及混合式通風。此外，本次施工還考慮了施工進度的實際要求以及具體的送風長度要求，并在實際的施工過程中根據施工情況進行了靈活調整。考慮到高原因素，在設計過程中確定供風量的參數時需要適當增加一定的量，以確保通風的標準滿足使用要求。結合實際情況設置斜井，以讓風管和運輸車輛從其通過。施工前應選用雙級調速軸流式風機，可以根據風量需求的大小選擇高速運轉和低速運轉兩種模式，以起到節能的作用。選用的各類通風設備的品牌不宜種類過多，否則不利于維護和維修。進行主洞施工過程中，需要先對撐子面進行爆破。爆破后的殘渣出洞時間應根據各撐子面進行錯開，避免出現交叉出渣的情況。然后再進行通風量的計算，根據實際需求進行均衡供風。3.3.2通風方案確定根據隧道的施工情況，可以選擇的通風方案有風管壓入式通風、斜井分隔壓入式通風這兩種類型。兩種方案均有較高的安全性，只需對其進行能耗比較，選出最佳方案即可。經過對某一個工區的能耗進行比較，發現其共需向4個撐子面進行供風。經過計算得到，斜井上風處的風量達到8440m3/min。假設每個撐子面的風量需求為2110m3/min。根據風阻方面的因素進行方案必選，斜井分隔方案阻力為5478Pa，風管壓入的阻力為7206Pa，斜井分隔的阻力比風管壓入的阻力小了1728Pa，相對降低了能耗24%左右。最終決定選用斜井分隔壓入式的通風方案。3.3.3隔板施工作業隔板主要由鋼梁和彩鋼板兩種材料制作而成，將斜井分成兩個部分，上面區域設置為進風通道，下面區域設置為排風通道和施工作業通道。本工程隔板選用的鋼梁為15mm的方鋼管，將其固定在隧道的兩側，并用吊桿固定在拱頂，然后用彩鋼板作為分隔板，使用鉚釘將彩鋼板固定在骨架上即可。

4結語

本文結合吉林省龍井至大蒲柴河公路建設項目主體土建工程LPTJ08標段隧道工程實際施工，針對隧道施工機械配套與通風技術進行分析。在隧道施工過程中，機械選型配套方案以及通風技術的應用，應結合工程施工的具體情況，包括施工環境、施工進度以及施工技術要求等。在此基礎上，施工方應根據施工的具體情況，靈活調整機械選型方案以及通風方式，以保障施工安全性為基礎，適應施工機械設備的應用成本要求，進而切實提高隧道施工的整體質量。

參考文獻

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作者：王振華 單位：浙江正方交通建設有限公司