岩山隧道通风专项方案修930.docx

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岩山隧道通风专项方案修930

岩山隧道通风专项施工方案

一、编制依据和原则

施工通风是隧道施工的重要工序之一，是隧道安全施工的关键。

合理的通风系统、理想的通风效果是实现隧道快速施工、保障施工安全和施工人员身心健康的重要保证。

根据以往隧道通风经验及对当前通风设备技术性能的调研结果，按照自成体系的原则，综合考虑施工过程中可能出现的情况，制定隧道通风方案。

1、通风设计依据

⑴《厦沙高速公路泉州安溪至达埔段A1合同段施工图》；

⑵《公路路瓦斯隧道技术规范》；

⑶《公路隧道工程施工技术指南》；

⑷《公路隧道工程施工安全技术规程》；

⑸《煤矿安全规程》等现行有关规范、规程等。

（6）《厦沙高速公路泉州安溪至达埔段A1合同段岩山隧道实施性施工组织设计》

2、编制原则

（1）严格遵守招标文件明确的设计规范，施工规范和质量评定验收标准。

（2）坚持技术先进性，科学合理性，适用性，安全可靠性与实事求是相结合。

（3）对现场坚持全员、全方位、全过程严密监控，动态控制，科学管理的原则。

二、工程概况

1、工程概况

⑴地理位置及地形地貌

厦沙高速公路泉州安溪至达埔段A1合同段起点位于安溪县城厢镇雅兴村，与沈海复线南安（金淘）至厦门高速公路衔接，起点桩号K0+000，路线由南向北，终于岩山隧道，终点桩号YK7+700。

隧址区属剥蚀丘陵及低山地貌，地形起伏较大，进口侧坡度约23º，隧道覆盖层相对较厚，坡体较稳定，地表植被较发育。

⑵工程地质及水文地质条件

①工程地质

经地质调绘、物探及钻探成果揭露：

场区主要发育4条断层构造带，未见活动性断裂构造，也未见滑坡、崩塌、岩溶等不良地质。

表1

编号

产状

构造一般特征

走向

倾向

倾角

位置

宽度

长度

性质

围岩特征及对隧道影响评价

F01-1

33°

123°

70°

ZK5+814

YK5+854

10m

14000m

压扭性

带内钻孔岩石破碎强烈，取芯率地下水侵蚀严重，对隧道围岩有影响。

f01-1

93°

183°

70°

ZK6+265

YK6+258

7m

＞500m

节理裂隙密集带：

带内岩石破碎强，节理裂隙密集带极发育，物探波速。

F02-1

103°

13°

60°

ZK8+474

YK8+466

40m

2000m

张扭性

带内钻孔岩石破碎强烈，取芯率物探折射波速相对较低，对隧道围岩有影响。

F02-2

139°

49°

60°

ZK9+243

YK9+235

8m

5000m

带内钻孔岩石破碎强烈，局部呈叶腊石，对隧道围岩有影响。

F02-3

84°

356°

60°

ZK9+658

YK9+657

6m

5000m

带内钻孔岩石破碎强烈，裂隙发育，物射波速VP=2740/s，对隧道围岩有影响。

根据钻孔揭示，隧址区地表上覆第四系残坡积层（Qdl，Qel）；下卧微风化凝灰熔岩（j3n）及其风化层。

主要地层如下:

表2

Qdl

4-12

坡积粉质粘土

黄褐色，可塑，稍湿，以粘粉粒为主，粘性一般，韧性差，含少量砂。

4-23

坡积碎石

灰黄色，稍湿，可塑，成分以粘粉粒为主，含碎石及少量砂粒，粒径5-10cm碎石，含量约50%左右。

5-22

残积砂质粘性土

褐黄色，稍湿，可塑，成分以粘性土为主，粘性一般，含砂量为10-15%，岩芯遇水易软化。

Qel

5-23

残积砂质粘性土

褐黄色，稍湿，硬塑，成分以粘粉粒为主，粘性一般，含砂量为10-15%，岩芯遇水易软化。

J3n

8-40

全风化凝灰熔岩

灰黄色，密实，稍湿，大部分矿物已风化，芯呈砂土状，手捏有砂感。

8-41

砂土状强风化凝灰熔岩

灰黄色，紧密，大部分矿物已风化，芯呈砂土状，风化不均，局部夹风化岩核，可折断。

8-42

碎土状强风化凝灰熔岩

灰色、灰黄色，矿物风化痕迹明显，原岩结构清晰，岩芯呈碎块状为主，易击碎。

8-43

中风化凝灰熔岩

青灰、灰色，凝灰质结构，块状构造，矿物以长石、石英为主，裂隙较发育，岩芯多呈碎块及短柱状，节长最大20cm，质较硬，锤击声较脆。

8-44

微风化凝灰熔岩

青灰、灰白色，凝灰质结构，块状构造，矿物以长石、石英为主，裂隙较发育，岩石较新鲜，岩芯多呈柱状，节长10-65cm，质较硬，锤击声清脆。

隧址区及其附近新构造运动不强烈，未见影响地稳定的活动性断裂，未见滑坡，泥石流、大型崩塌和岩溶坍塌等不良地质作用。

隧址区现状整体较稳定，适宜隧道建设。

洞身围岩级别以Ⅱ~Ⅲ级为主。

隧道进出口段及断层构造带和节理密集带内围岩级别为Ⅴ~Ⅳ级。

拟建隧道最大埋深约520m，深部围岩为微风化凝灰熔岩、中风化凝灰熔岩，为硬质岩，岩体呈块状为主，根据《厦沙公路泉州安溪至达埔段高速公路A1合同段岩山隧道SS9钻孔地应力测试及分析报告》结论，隧道埋深超过485m（Russenes岩爆判别法）时有可能发生弱岩爆。

最大水平主应力方向为NE70°左右，属于一般应力区。

施工中应注意地应力释放而产生的岩爆等地质灾害。

本次勘察过程中未发现该隧道场区存在有毒、有害气体或隐伏矿产现象，无矿体（点），根据安溪境内已建成隧道判定该隧道放射性值强度较低，对隧道施工无影响。

但施工中粉尘可能较大，施工中应注意粉尘污染监测工作，并做好通风工作。

②水文地质

本隧道区山坡坡体较陡，冲沟较发育，地表水总体较贫乏且排泄较快。

距离隧道轴线540m外有一芹山水库，面积约1000平方米，旱季水浅，根据地质调绘和区域地质，该段地表未见断裂构造发育，初步判定该水库与隧道洞身水力联系较差，对隧道施工影响不大。

地下水主要为风化带网状孔隙裂隙水和基岩裂隙水，一般路段富水性及导水性弱，进、出洞口地下水稳定水位一般分布于碎块状强风化层中，一般高于隧道顶板，对围岩稳定应加强地质监测和支护，防止开挖出现涌水、崩塌、冒顶等地质灾害。

根据勘察取水样分析判定，地下水对混凝土无腐蚀性。

综合估算该隧道双洞正常涌水量为6000-6300m3/d。

③洞口自然坡体稳定性情况：

进口侧围岩主要为堆积土、强风化岩。

隧道进口附近局部存在小型崩塌，右洞口处堆积土厚度较大，对右线进口仰坡稳定不利，施工中应加强防护，并采取相应安全防护措施。

（以上摘自岩山隧道设计图纸）

2、围岩级别

⑴岩山隧道右线围岩级别划分表3

起讫桩号

长度

（m）

最大埋深

（m）

围岩级别

基本质量修正值[BQ]

Kv

起

止

YK5+440

YK5+520

80

35

Ⅴ

＜250

YK5+520

YK5+760

240

88

Ⅳ

332.1

YK5+760

YK5+808

48

69

Ⅴ

＜250

YK5+808

YK5+850

42

98

Ⅳ

308.7

YK5+850

YK5+960

110

143

Ⅲ

399.8

YK5+960

YK6+115

155

211

Ⅱ

503.8

YK6+115

YK6+168

53

225

Ⅳ

295.3

YK6+168

YK8+008

1840

407

Ⅱ

503.8

YK8+008

YK8+018

10

408

Ⅳ

255.8

YK8+018

YK8+092

74

420

Ⅱ

498.2

YK8+092

YK8+108

16

423

Ⅳ

255.8

YK8+108

YK8+320

212

378

Ⅲ

427.1

YK8+320

YK8+480

160

346

Ⅱ

499.2

YK8+480

YK8+496

16

345

Ⅳ

255.8

YK8+496

YK8+535

39

363

Ⅲ

422.7

YK8+535

YK8+606

71

382

Ⅳ

255.8

YK8+606

YK8+666

60

398

Ⅴ

120.0

YK8+666

YK8+700

34

378

Ⅳ

308.9

YK8+700

YK8+762

62

342

Ⅲ

422.7

YK8+762

YK9+220

458

136

Ⅱ

499.2

YK9+220

YK9+263

43

152

Ⅲ

422.7

YK9+263

YK9+293

30

159

Ⅳ

255.8

YK9+293

YK9+331

38

139

Ⅴ

＜250

YK9+331

YK9+351

20

128

Ⅳ

342.8

YK9+351

YK9+540

189

70

Ⅲ

439.0

YK9+540

YK9+590

50

33

Ⅳ

299.6

YK9+590

YK9+640

50

8

Ⅴ

＜250

⑵岩山隧道左线围岩级别划分表表4

起讫桩号

长度

（m）

最大埋深

（m）

围岩级别

基本质量修正值[BQ]

Kv

起

止

ZK5+439

ZK5+520

81

37

Ⅴ

＜250

ZK5+520

ZK5+730

210

53

Ⅳ

332.1

ZK5+730

ZK5+779

49

59

Ⅴ

＜250

ZK5+779

ZK5+820

41

74

Ⅳ

308.7

ZK5+820

ZK5+930

110

115

Ⅲ

443.5

ZK5+930

ZK6+172

242

217

Ⅱ

503.8

ZK6+172

ZK6+185

13

223

Ⅳ

295.7

ZK6+185

ZK8+016

1831

424

Ⅱ

503.8

ZK8+016

ZK8+026

10

427

Ⅳ

255.8

ZK8+026

ZK8+100

74

435

Ⅱ

489.2

ZK8+100

ZK8+116

16

439

Ⅳ

255.8

ZK8+116

ZK8+349

233

378

Ⅲ

427.1

ZK8+349

ZK8+490

141

344

Ⅱ

499.2

ZK8+490

ZK8+504

14

350

Ⅳ

255.8

ZK8+504

ZK8+545

41

355

Ⅲ

422.7

ZK8+545

ZK8+616

71

376

Ⅳ

255.8

ZK8+616

ZK8+676

60

378

Ⅴ

＜250

ZK8+676

ZK8+710

34

371

Ⅳ

308.9

ZK8+710

ZK8+770

60

353

Ⅲ

422.7

ZK8+770

ZK9+240

470

212

Ⅱ

499.2

ZK9+240

ZK9+283

43

154

Ⅲ

422.7

ZK9+283

ZK9+313

30

141

Ⅳ

255.8

ZK9+313

ZK9+351

38

128

Ⅴ

＜250

ZK9+351

ZK9+371

20

117

Ⅳ

342.8

ZK9+371

ZK9+540

169

76

Ⅲ

439.0

ZK9+540

ZK9+590

50

51

Ⅳ

299.6

ZK9+590

ZK9+688

98

7

Ⅴ

＜250

⑶岩山隧道围岩分级统计表5

围岩级别

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

Ⅴ

总长（m）

YK围岩长度（m）

1687

110

335

128

2260

所占比例

74.6

4.9

14.8

5.7

100

ZK线围岩长度（m）

1765

110

264

130

2269

所占比例

77.8

4.8

11.6

5.7

100

⑷隧道围岩地质描述

①K5+440~K5+520段（左ZK5+439~ZK5+520）

围岩为中风化凝灰熔岩，呈镶嵌碎裂结构，地下水以基岩裂隙水为主，水位高于洞顶。

隧道浅埋段，围岩级别适当降低。

②K5+520~K5+760段（左ZK5+520~ZK5+730）

围岩为中风化凝灰熔岩，呈节理裂隙密集带，钻孔岩芯呈碎块状。

岩体较破碎。

地下水主要为基岩裂隙水，水位高于洞顶，围岩级别适当降低。

③K5+760~K5+809段（左ZK5+730~ZK5+779）

围岩为断层F01-1断层带，内岩芯破碎，裂隙极发育，裂隙面受地下水侵蚀变色，呈松散结构，Rc=81Mpa。

地下水主要为基岩裂隙水，水位高于洞顶。

④K5+809~K5+850段（左ZK5+779~ZK5+820）

围岩为断层F01-1影响带，岩体以中-微风化为主，破碎-较破碎，呈镶嵌碎裂结构，Rc=81Mpa。

地下水主要为基岩裂隙水，水位高于洞顶。

⑤K5+850~K5+960段（左ZK5+820~ZK5+930）

洞顶围岩以中-微风化凝灰熔岩，Rc=81Mpa，岩体较破碎，呈巨块（石）碎（石）状镶嵌结构，节理裂隙不发育，物探大地电磁无低阻，赋水条件较差。

地下水主要为基岩裂隙水，水位高于洞顶。

⑥K5+960~K6+155段（左ZK5+930~ZK6+172）

围岩为微风化凝灰熔岩，为坚硬岩，Rc=86Mpa，岩体较完整-完整，呈巨块（石）碎（石）状镶嵌结构，节理裂隙不发育，物探大地电磁无低阻，赋水条件较差。

⑦K6+155~K6+168段（左ZK6+172~ZK6+185）

围岩为节理裂隙密集带（f01-1），带内为破碎中风化凝灰熔岩，浅层地震显示波速较低，地表工程地质测绘到岩体节理裂隙极发育，岩体破碎-较破碎，呈镶嵌破裂结构，Rc=86Mpa，地下水主要为基岩裂隙水，水位高于洞顶。

⑧K6+168~K7+700段（左ZK6+185~ZK7+708）

围岩为微风化凝灰熔岩，为坚硬岩，Rc=86Mpa，岩体较完整-完整，呈巨块（石）碎（石）状镶嵌结构，节理裂隙不发育，物探大地电磁无低阻，赋水条件差。

3、气象条件

本项目位于福建省泉州市安溪县境内，沿线地形地貌在交通工程上应属山岭重丘区。

工程区域属亚热带海洋性季风气候，温暖湿润多雨，四季不甚分明，年平均气温11～12℃，年降雨量1700-1800mm。

沿线水系较发育，其中安溪境内属晋江水系的西溪、兰溪，区内地下水对混凝土一般不具有腐蚀性，可直接用作工程用水。

4、地震

本隧道场区抗震设防烈度为7度，测区内线路50年超越概率10%的一般场地（中硬）地震动峰值加速度分区为0.10g，地震动反应谱特征周期为0.45s，近期未发生过地震，为相对稳定区。

测区历史上没有发生强震的记载。

三、通风设计标准

隧道在整个施工过程中，作业环境应符合下列职业健康及安全标准：

⑴空气中氧气含量，按体积计不得小于20%。

⑵粉尘容许浓度，每立方米空气中含有10%以上的游离二氧化硅的粉尘不得大于2mg。

每立方米空气中含有10%以下的游离二氧化硅的矿物性粉尘不得大于4mg。

⑶瓦斯隧道装药爆破时，爆破地点20m内，风流中瓦斯浓度必须小于1.0%；总回风道风流中瓦斯浓度应小于0.75%。

开挖面瓦斯浓度大于1.5%时，所有人员必须撤至安全地点并加强通风。

⑷有害气体最高容许浓度：

一氧化碳最高容许浓度为30mg/m3；在特殊情况下，施工人员必须进入开挖工作面时，浓度可为100mg/m3，但工作时间不得大于30min；

二氧化碳按体积计不得大于0.5%；

氮氧化物（换算成NO2）为5mg/m3以下。

⑸隧道内气温不得高于28℃。

⑹隧道内噪声不得大于90dB。

⑺隧道施工通风应能提供洞内各项作业所需的最小风量，每人应供应新鲜空气4m3/min。

⑻瓦斯隧道施工中防止瓦斯集聚的风速不得小于1m/s。

四、通风设计的原则

1、通风系统

隧道掘进工作面都必须采用独立通风，严禁任何两个工作面之间串连通风。

隧道需要的风量，须按照爆破排烟、同时工作的最多人数以及瓦斯绝对涌出量分别计算，并按允许风速进行检验，采用其中的最大值。

隧道施工中，对集聚的空间和衬砌模板台车附近区域，可采用空气引射器气动风机等设备，实施局部通风的办法。

隧道在施工期间，应实施连续通风。

因检修、停电等原因停机时，必须撤出人员，切断电源。

2、通风设备

3.2.1压入式通风机必须装设在洞外或洞内新风流中，避免污风循环。

通风机应设两路电源，并装设风电闭锁装置，当一路电源停止供电时，另一路应在15min内接通，保证风机正常运转。

3.2.2必须有一套同等性能的备用通风机，并经常保持良好的使用状态。

3.2.3隧道掘进工作面附近的局部通风机，均应实行专用变压器、专用开关、专用线路及风电闭锁、瓦电闭锁供电。

3.2.4隧道应采用抗静电、阻燃的风管。

风管口到开挖面的距离应小于5m，风管百米漏风率应不大于2%。

五、通风方案

本隧道按照实施性施工组织设计,采用压入式通风是在洞门安装主风机将新鲜空气压入,新鲜空气由正洞流入,将洞内正洞的污浊空气挤出洞内,形成循环风流。

风量和风压计算：

隧道正洞进口施工均按无轨运输，采用巷道通风，隧道正洞通过风筒压入式向工作面通风。

⑴隧道正洞风管漏风损失修正风量

洞外风机通过通风管为工作面供风，通风计算取最大通风长度L＝1825（2270）m。

风管百米漏风系数β为2%，风机所需风量为Q机为：

B=L/100=1825（2270）/100=18.25（22.7）

A=（1-β）B=（1-0.02）7=0.87

Q机=Q需/A=1938/0.87=2228m3/min

⑵风压计算

C=ρ×L=1×1825（2270）=1825（2270）；W=C/2D=1825（2270）/（2×1.5）=608.3（756.7）

S风管=πD2/4=1.77m2；

=Q需/S风管=2228/1.77=1259m/min

H摩=λ×W×

2=0.0078×608.3（756.7）×12.592=752（936）Pa

式中：

ρ——空气密度，按ρ=1.0kg/m3计。

——风管内平均风速。

系统风压

，为简化计算，取H=1.2H摩

H=1.2H摩=1.2×752（936）=902（1122）Pa。

⑶平导风量及风压计算

①计算参数：

计算参数如下：

供给每人的新鲜空气量按m=4m3/min计；按照分部开挖的最不利因素，坑道施工通风最小风速按Vmin=1m/s，因平导断面较小，不利于瓦斯稀释，按瓦斯积聚最小风速为依据；隧道内气温不超过28℃；正洞最大开挖面积按SZ=18m2计（V级围岩三台阶开挖）；正洞上断面开挖爆破一次最大用药量A=90kg；正洞放炮后通风时间按t=20min计；风管百米漏风率β＝1％，风管内摩擦阻力系数为λ＝0.0078，风筒直径为1.0m。

②风量计算

按洞内允许最小风速要求计算风量

Q风速=Vmin×SZ×60s=1.0×18×60s=1080（m3/min）

按洞内同时工作的最多人数计算风量

Q人员=4×m×1.2=4×40×1.2=192（m3/min）

m－坑道内同时工作的最多人数，正洞按40人计。

按洞内同一时间爆破使用的最多炸药用量计算风量

Q炸药=（5×A×b）/t=（5×90×40）/20=900（m3/min）

b——公斤炸药爆破时所构成的一氧化碳体积，取40L。

式中：

K2—风量备用系数，考虑隧道掘进断面不平、风筒漏风、瓦斯泄漏不均衡等因素，取K2＝1.6；

按洞内使用内燃机械计算风量

计算公式：

Q内燃=Q0×ΣP

式中：

ΣP——进洞内燃机械马力总数。

该隧道洞内内燃动力在出渣时期有ZLC50侧卸式装载机和CQ1261T自卸汽车。

其中侧卸式装载机1台，最大功率162kw，计算功率145kw；3台自卸车（满载车1台，空车2台），满载功率按110kw，计算功率99kw，空车计算功率按满载80%计，即79kw。

则需要风量为：

Q内燃=Q0×ΣP=3×（145+99+79×2）=1206m3/min

Q需=max（Q风速、Q人员、Q瓦、Q炸药、Q内燃）=1206m3/min

③风管漏风损失修正风量

通风计算取最大通风长度L＝1825m。

风管百米漏风系数β为1%，风机所需风量为Q机为：

B=L/100=1825（2270）/100=18.25（22.7）

A=（1-β）B=（1-0.02）8=0.92

Q机=Q需/A=1206/0.92=1311m3/min

⑷风压计算

C=ρ×L=1×1825（2270）=1825（2270）；W=C/2D=1825（2270）/（2×1.5）=608.3

S风管=πD2/4=0.785m2；

=Q需/S风管=1311/0.785=1670m/min

H摩=λ×W×

2=0.0078×608.3×16.72=1323Pa

式中：

ρ——空气密度，按ρ=1.0kg/m3计。

——风管内平均风速。

系统风压

，为简化计算，取H=1.2H摩

H=1.2H摩=1.2×1323=1588Pa

4.2.3风机选型

工区

风机型号

高效风量（m3/min）

风压

Pa

功率（kw）

数量

备注

进口

轴流风机

SDF-NO13

2691

930~5920

132×2

2

其中1台备用

六、施工通风检测

隧道必须建立测风制度，每10天进行1次全面测风。

对掘进工作面和其他用风地点，应根据实际需要随时测风，每次测风结果应记录并写在测风地点的记录牌上。

应根据测风结果采取措施，进行风量调节。

必须有足够数量的通风安全检测仪表。

仪表必须由国家授权的安全仪表计量检验单位进行检验。

1、风速测定

对于隧道中的风速，一般应选用中速风表（0.5～10m/s）或低速风表（0.3～5m/s）进行测定。

中速风表一般为翼式风表，图A1为AFC—121型翼式风表，测量时，手指按下启动杆，风表指针回到零位，手指放开后红色计时指针开始转动，此时风表指针也开始计数，经1min后风速指针停止转动，计时指针转到初始位置也停止转动，风速指针所示数值即为表速，单位为：

格/min。

2、风速测定要求

由于空气具有粘性和隧道洞壁壁面有一定的粗糙度，使得洞内空气在流动时会产生内外摩擦力，导致了风速在隧道断面上的分布并非是均匀的。

风速在洞壁周边处风速最小，从洞壁向隧道轴心方向，风速逐渐增大。

通常在隧道轴心附近风速最大。

在测量隧道平均风速时，如果把风速计（风表）停留在洞壁附近，测量结果将较实际值偏小；风速计位于隧道轴心位置时又使测量结果偏大，因此测定隧道平均风速时，不能使风速计停在某一固定点，而应该在隧道横断面上按着一定路线均匀地测定，其数据才能真实地反映出隧道的平均风速。

为了测得隧道平均风速，测风时可按定点法（即将隧道断面分为若干格、风表在每格内停留相等的时间）进行测定，然后求算出平均风速。

图A2所示为风速测定点布置示意图。

图A1AFC—121型中速翼式风表

1—开关闸板；2—回零推杆；3—表头；4—外壳；5—底坐；6—风轮；7—提环

5.1.3用机械式风表测量隧道平均风速步骤如下：

a、进入隧道内测风时，首先要估测隧道内的风速，然后再选用相应量程的风表进行测定；

b、取出风表和秒表。

将风表指针回零，然后