通风作业指导书.docx
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通风作业指导书
京沈京冀客专Ⅷ标段隧道工程
隧道通风工程施工作业指导书
1.适用范围
适用于新建铁路北京至沈阳客运专线京沈京冀客专Ⅷ标段梨花顶隧道3#、4#斜井/出口、五道沟隧道出口、西兴峪隧道进/出口、六道沟隧道进/出口、兴隆隧道进/出口及黄酒馆隧道通风工程施工。
2.作业准备
2.1内业技术准备
开工前,组织技术人员认真学习实施性施工组织设计,阅读、审核施工图纸,澄清图纸上有关技术问题,熟悉规范和技术标准。
制定施工安全保证措施,提出应急预案。
对施工人员进行技术交底,对参加的施工人员进行上岗前技术培训,考核后持证上岗。
2.2.外业技术准备
⑴修建生活房屋,配齐生活、办公设施,满足主要管理、技术人员进场生活、办公需要,满足技术工人生活休息的需要
⑵施工所需的材料和机械设备已到场。
⑶水、电、施工道路能够满足施工生产的需要。
3.技术要求
3.1作业环境要求
根据《高速铁路隧道工程施工技术指南》,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%;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。
⑵空气中常见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。
⑶隧道内气温不得高于28℃。
⑷隧道内噪声不得大于90dB。
⑸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3m3/min,采用内燃机械作业时,供风量不应小于3m3/(min²kw)。
⑹隧道施工独头掘进长度超过150m时,应采用机械通风。
通风设计应根据独头通风长度、断面大小、施工方法、设备条件等综合确定。
通风方式宜采用压入式或混合式通风。
⑺隧道施工应采用综合防尘除烟措施:
通风的风速全断面开挖不应小于0.15m/s,分部开挖的坑道中不应小于0.25m/s,但均不应大于6m/s;钻眼作业应采用湿式凿岩;喷混凝土采用湿喷工艺;内燃机械应有尾气净化装置;放炮后必须进行喷雾、洒水(不宜淋水的膨胀岩、土质隧道除外)。
3.2通风机的安装与使用应符合下列规定:
⑴主风机安装必须满足通风设计的要求,洞内辅助风机应安装在新鲜风流中;对于压入式通风,主风机应架设在距洞口大于30m、一定高度的支架上。
⑵主风机应保持正常运转,如需间歇时,因停止供风而受影响的开挖工作面必须停止工作。
⑶通风机前后5m范围内不得堆放杂物,通风机进气口应设置铁箅,并应装有保险装置,当发生故障时应能自动停机。
⑷通风机应有适当的备用数量。
⑸当巷道内的风速小于通风要求最小风速时,可适当的布设射流风机来卷吸升压,提高风速。
3.3通风管的安装应符合下列规定:
⑴通风管应优先采用高强、低阻、阻燃的软质风管,风管挂设应做到平、直,无扭曲和褶皱。
⑵压入式通风出风口距开挖工作面的距离不大于(4~5)√A(A为隧洞断面积,m2)。
⑶通风管的节长尽量加大,以减少接头数量,接头应严密,每100m平均漏风率不宜大于1%。
弯管平面轴线的弯曲半径不得小于通风管直径的3倍。
⑷隧道施工在断面净空允许的前提下,应采用大直径风管。
⑸通风管破损时,应及时修补或更换。
当采用软风管时,靠近风机部分,应采用加强型风管。
⑹洞内空气每月至少应取样分析一次。
洞内作业人员应定期体检,保障健康。
3.4风量计算
按照隧道洞内同时工作的最多人数、同时爆破的最多炸药量、洞内燃机械作业废气的稀释及洞内允许最小风速四种情况分别计算,取其中最大的数值,再考虑漏风因素进行调整,并加备用系数后作为选择风机的依据。
⑴按洞内同时工作的最多人数计算
工作面需要风量Q1=kmq
式中:
Q—所需风量,m3/min;
k—风量备用系数;常取k=1.1~1.2;
m—洞内同时工作的最多人数;
q—洞内每人每分钟需要的新鲜空气量,通常取3m3/min。
⑵按照同时爆破的最多炸药量计算
工作面需要风量Q2=(7.8/t)(A*L2*S2/P2)1/3(m3/min)
式中:
t-通风时间(min);
A-爆破炸药用量(kg);
S-隧道断面积(m2);
L-巷道长度或临界长度(m);
P-巷道计算长度范围内漏风系数。
⑶稀释和排除内燃机作业废气需风量计算
Q3=k*∑NiTi(m3/min)
式中:
k-规定的单位需风量(m3/min);即洞内同时使用内燃机每KW所需的风量,一般按照3m3/(min.kw)计算;
Ni—洞内同时使用内燃机作业的总KW数;
Ti—同时工作柴油机设备利用率系数。
⑷按洞内允许最小风速要求需风量计算
Q4=60*V*S
式中:
V—洞内允许最小风速m/s,全断面开挖时为0.15m/s,
分部法开挖为0.25m/s;
S—巷道断面积(m2)。
4.施工程序与工艺流程
4.1施工程序
主要施工顺序为:
隧道施工→通风设计→风机安装→风管敷设→日常维护延长通风长度→贯通
4.2.工艺流程
工艺流程见图4-1隧道通风施工工艺流程图。
5.施工要求
5.1.计算方法
长大隧道除因地质原因外,通风排烟问题也是制约工程进度的关键因素,解决通风排烟问题,对缩短各工序转换时间,改善作业环境,具有重要意义。
隧道洞内通风排烟,主要做好从以下几个方面工作:
图4-1隧道通风施工工艺流程图
⑴供电电压方面,直接影响风机正常运转;供电电压要稳定。
⑵风带(风管)密实情况,有无破损;时常派专人进行风管巡视,检查风管有无破损,破损处及时修补,补好后,将其移至掌子面附近,避免风在风管破损处受阻,降低损耗,保证风道顺畅。
⑶风道布置是否合理,部分烟尘是否又被吸入风机内,压入隧道
内,造成二次污染;风道要根据现场实际情况,确定风道走向,风管布设要合理;洞口、洞内风机设置位置要实效,距烟雾走向要有一定的距离。
⑷路面干燥,洞内温度高,扬尘现象;洞内路面保持湿润,避免车辆扬尘,洞内温度控制在25℃内。
⑸作业车辆、机械产生的废气、粉尘,喷射砼方式不合理,爆破后岩面干燥,未洒水降尘,洞内电焊作业频繁。
作业车辆、机械尾气排放要进一步优化,配置一些相应设备和材料,使柴油充分燃烧;喷射砼采用湿喷技术,控制好喷射砼配合比;隧道围岩爆破过程中及爆破后要有相应的设施,及时进行洒水降尘;尽量减少洞内电焊焊接作业。
⑹风道是否顺畅、有无障碍物阻挡烟雾排放。
风管布置要直顺,风道上障碍物要及时清理,保持风道顺畅、顺利排烟。
5.2.通风方案
5.2.1.通风控制条件
隧道在整个施工过程中,作业环境符合下列卫生及安全标准:
隧道内氧气含量:
按体积计不得小于20%。
粉尘允许浓度:
每立方米空气中含有10%以上游离二氧化硅的粉尘为2mg;含有10%以下游离二氧化硅的水泥粉尘为4mg。
有害气体浓度:
一氧化碳不大于30mg/m3,当施工人员进入开挖面检查时,浓度为100mg/m3,但必须在30min内降至30mg/m3;二氧化碳按体积计不超过0.5%;氮氧化物(换算为NO2)5mg/m3以下。
洞内温度:
隧道内气温不超过28℃,洞内噪声不大于90dB。
洞内风量要求:
隧道施工时供给每人的新鲜空气量不应低于3m3/min,采用内燃机械作业时供风量不应低于3m3/(min.kw)。
洞内风速要求:
全断面开挖时不小于0.15m/s,在分部开挖的坑道中不小于0.25m/s。
5.2.2.风量计算
⑴按洞内同时工作的最多人数计算
Q=kmq(m3/min)
q-每人每分钟呼吸所需空气量q=3m3/min
m-同时工作人数,正洞取m=100人,
k-风量备用系数,取k=1.15
由此得Q1=kmq=1.15×100×3=345m3/min
⑵按允许最低平均风速全断面取0.15m/s,计算工作面供风量Q2=60AV
Q2=60AV=60×120×0.15=1080m3/min
⑶按照爆破后稀释一氧化碳至许可最高浓度计算
采用压入式通风,工作面需要风量:
Q3=(7.8/t)(A*L2*S2/P2)1/3(m3/min),式中:
t-通风时间(min),取t=30min;
A-爆破炸药用量(kg);按Ⅱ级围岩考虑,每循环最大进尺取3.5m,正洞取1.27kg/m3,则A=120×3.5×1.27=533.4kg;
S-隧道断面积(m2);S=120m2;
L-巷道长度或临界长度(m);L取200m;
P-巷道计算长度范围内漏风系数;P=1.41
Q3=(7.8/30)X(533.4X2002X1202/1.412)1/3=1395m3/min
⑷按稀释内燃设备废气计算风量
隧道出渣采用18t自卸汽车运输,自卸汽车功率180Kw;ZL50装载机装车,装载机发动机功率为162Kw,按独头掘进2300时洞内重车数为2辆,空车数是2辆,装载机1量。
取重车、装载机负荷率为0.7,利用率0.9;空车负荷率为0.25,利用率0.9。
又假设出渣工序中还有混凝土喷锚、衬砌等平行作业,取重车2辆,空车1辆;
稀释内燃设备废气所需的供风量为:
Q4=k*NiTi=3X(4X180X0.7X0.9+3X180X0.2X0.9+162X0.7X0.9)=1958.6m3/min
取上述四种计算中的最大值作为通风设计量,即风量取1618m3/min。
隧道进口:
根据施工安排单口掘进最大长度按L=2300m。
风管漏风系数
=1.41,(β=0.015,L=2300m)
通风机供风量Q法供=PcQ4;
则Q大供=1.41×1958=2761m3/min;
5.2.3.风机全压
⑴管道阻力系数
风阻系数Rf=6.5αL/D5,摩阻系数
取软管直径D=2.0m、1.8m、1.5m。
取D=2.0m
Rf=6.5αL/D5=6.5*0.0022*2300/25=1.02
⑵风管直径选择
根据以前的施工经验、隧道断面以及目前常用性能稳定的风机选定通风管直径,为便于管理和维修,六道沟隧道通风统一采用2.0m。
⑶管道阻力损失
管道阻力损失Hf=RfQjQi/3600+HD+H其他
式中Qj——通风机供风量,取设计风量,m3/min;
Qi——管道末端流出风量,m3/min;
HD——隧道内阻力损失取50;
H其他——其他阻力损失取60;
风机设计全压H=Hf=RfQjQi/3600+110
=1.02*2761*1958/3600+110=1641Pa;
5.2.4.风机功率计算
风机功率计算公式:
W=QHK/60η
式中:
Q—风机供风量
H—风机工作风压
η—风机工作效率,取85%
K—功率储备系数,取1.05
W=QHK/60η=2761*1641*1.05/(60*85%)=93.3Kw
选用SDF(B)-NO12.5轴流风机满足要求。
该风机风量1550-2912m3/min;风压1378-5355Pa;最大配用电机功率110X2Kw。
5.2.5.通风管理
隧道通风管理是隧道通风的一个重要环节,一个良好的通风方案没有有效的管理是达不到设计效果的,通风管理从以下几个方面进行管理:
⑴风机管理:
通风机专职司机对通风机进行专业管理,司机可
以从电流表上判断风管通风情况,若电流突然降低,可能中途风管破
裂;若电流突然升高,可能风管受挤压而缩小过风断面。
值班司机发
现风管出问题可以立即通知通风班进行抢修。
⑵风管管理:
风管的挂设、检查、修复均由专业班组实施,使风管漏风率、局部阻力降低到最大限度。
⑶工程管理部设置一名通风工程师,对通风方案的实施进行检查指导、对通风效果进行监测,每增加60m风管均要测出风口风速,计算风量,同时测出正洞内的风速,对当前通风质量进行评价,并根据实测结果与通风设计进行对比,验证通风设计。
⑷通风施工过程中作业面均采用压入式通风。
均在进出口设立风机。
⑸通风方式
进洞1000m内采轴流风机,调为中速档进行通风排烟;当开挖至1000~1500m时一台轴流风机调至高速档;当掘进1500~2000m时采用两台轴流风机,其中一台启用高速档,另一台视通风要求启用低速或中速档;确保洞内通风顺畅,空气流通。
⑹通风管理
除了通风方案设计正确,风机、风管选择合理外,关键要加强管路的安装、维护与管理,在“防漏降阻上下功夫”,使全管路的平均百米漏风率控制在1%以下。
风管安装做到平顺、挺直、紧扎、安稳,风管破损及时修补,以减少接头、破损漏风和降低局部阻力。
5.3隧道通风除尘措施
5.3.1.通风除尘
⑴通风除尘的作用
通风除尘的作用是稀释和排出洞内空气中的粉尘。
洞内各产尘地点,在采用了其他防尘降尘措施之后,仍有一定量的粉尘,其中绝大部分是小于10μm的粉尘,进入空气之中。
微细粉尘能长时间悬浮于空气中,如继续有粉尘产生,则空气中粉尘逐渐积累,浓度越来越高,将会严重危害人体健康。
因此,必须采取有效的通风措施,稀释和及时排出这些微尘,不使之积累。
经验表明,通风除尘是综合防尘措施中不可缺少的重要环节,是其他措施不能替代的。
同样在湿式作业条件下,有无通风除尘措施,工作面的粉尘浓度则相差5倍左右。
为保证通风除尘的效果,必须使新鲜风流有良好的风质。
我国有关部门规定新鲜风流中粉尘浓度不许大于0.5mg/m3。
⑵排尘风速
能使对人体最有危害的微细粉尘(5μm以下)保持悬浮状态并随风流运动的最低风速称为最低排尘风速。
它的大小与粉尘的沉降速度和洞壁摩阻系数有关。
最低排尘风速一般由实验方法确定。
根据试验观测资料,当洞内风流达到0.15m/s时,5μm以下的粉尘粉尘能够悬浮并与空气均匀混和而随风流运动。
原铁道部门颁发的有关规定要求掘进巷道工作面的最低排尘风流速度不得小于0.15m/s。
排尘风速增大时,粒径稍大的尘粒也能悬浮并被排走,同时增强了稀释作用,在产尘量一定的条件下,矿尘浓度将随之降低。
当风速增大到一定数值(一般在1.5~2m/s之间)时,作业地点粉尘浓度降到最低值,这一风速叫做最优排尘风速。
风速再增高时,因能吹扬起已沉降的粉尘,将使粉尘浓度再度增高。
在产尘量大、粉尘比重大、通风条件比较困难的作业地点,应适当增大排尘风速。
排尘风速增加亦即增加通风风量,由于新鲜风量增加而增强了风流的稀释作用。
由于连续产尘过程,风流的稀释作用可由下式表示:
Q=
式中Q——通风风量m3/s;
G——产尘强度mg/s;
——稀释后粉尘的浓度,mg/m3,要求达到允许浓度;
——进风的原始粉尘的浓度,mg/m3,要求不超过0.5mg/m3;
由于风速过高引起的粉尘的二次飞扬,《高速铁路隧道工程施工技术指南》规定洞内最高风速不能超过6m/s。
⑶通风排尘系统
通风排尘效果除了与风速有关外,还与通风方式、风筒布置、通风时间有关。
采用压入式通风时,风流能有效地清洗工作面,比抽出式通风排尘能力强,但含尘风流经整个隧洞,所以通风时间较长。
另外,风筒的悬挂位置,应位于隧道一侧并使风筒轴线保持与隧道平行,以避免由风筒吹出的风流在工作面形成涡流或直接吹向碴石堆,而增加空气的粉尘含量。
在隧道施工中,通风设备兼有排烟、排尘、排除内燃废气及通风换气等多方面的用途,在考虑通风排尘系统布置时,还必须考虑其他方面的要求。
5.3.2.湿式作业除尘
湿式作业隧道施工中普遍采用的一项重要的防尘技术措施,其设备简单、使用方便、费用低、效果较好,在有条件的地方应尽量采用。
按其除尘作用可分为用水湿润沉积的粉尘和用水捕捉悬浮于空气中的粉尘。
⑴用水湿润沉积的粉尘
用水湿润沉积于碴堆、周壁等处的粉尘或凿岩生成后尚未扩散进入空气中的粉尘,是很有效的除尘措施。
粉尘被水湿润后,尘粒互相附着凝集成较大的颗粒,同时增加了附着性,因而在生产过程或高速风流中不易飞扬起来。
在装碴运输等产尘较大的工序和工点,都应喷雾洒水,可显著的减少产尘量和防止尘土飞扬。
洒水要用喷雾器进行,这样喷洒均匀,面积大,湿润效果好,耗水量较少。
洒水量应根据落碴数量、性质、块度、原湿润程度及允许含湿量等因素决定,一般每吨落碴的用水量为10~20L。
对无轨运输道路,洒水是最有效的防尘、降土措施,实践证明,坚持适量的洒水,可减少粉尘90%以上。
⑵喷雾捕尘
用水捕捉悬浮在空气中的粉尘,是把水雾化成微细水滴并喷射于空气中,使与尘粒碰撞接触,则尘粒被水捕捉而附于水滴上或者被湿润的尘粒互相凝聚成大颗粒,从而加快其降尘速度。
影响喷雾捕尘效率的因素有水滴的粒度、水滴喷射速度、含尘风流的速度等。
水滴雾化越充分,喷射速度越高,含尘风流的速度越低,捕尘的效率也就越高。
喷雾降尘的设备主要是喷雾器,其形式很多,按喷雾动力分为单水喷雾器和双水喷雾器两种。
风水喷雾器是靠压力作用使水成雾状喷出。
这种型式的喷雾器的特点是喷雾面积大、雾粒细、射程远、喷射速度高,缺点是消耗压力、耗水量大。
水喷雾器是靠压力水经过喷雾器时,在特制的喷头内发生旋转和冲击,使水形成水雾喷射出去。
6.劳动组织
6.1.劳动力组织方式:
采用架子队组织模式。
6.2.劳动力组织及分工见表6-1劳力组织及分工表。
表6-1劳力组织及分工表
序号
名称
人数
职责
1
施工负责人
1
负责全面工作
2
技术员
1
负责技术工作
3
工班长
1
负责施工组织指挥
4
安全员
1
负责安全工作,发现和排除事故苗头
5
电工
1
负责电路
6
工人
10
负责修补及加设
7.材料要求
通风工程原材料必须符合设计要求。
8.设备机具配置:
主要为配合安装使用的支架,其他设备等。
9.质量控制及检验
9.1质量控制
⑴主风机安装必须满足通风设计的要求,洞内辅助风机应安装在新鲜风流中。
⑵通风机前后5m范围内不得堆放杂物,通风机进气口应设置铁箅,并应装有保险装置,当发生故障时应能自动停机。
⑶通风机应有适当的备用数量,宜为计算能力的50%。
⑷通风管破损时,应及时修理或更换。
当采用软风管时,靠近风机部分,应采用加强型风管。
⑸通风管路安装完成后应调整至整个风路稳、直、无扭曲、无皱褶。
9.2质量检验
9.2.1通风机房、风道的位置、结构和断面尺寸赢符合设计要求。
检验数量:
施工单位、监理单位每机房风道检测1点。
检验方法:
施工单位用全站仪测量、水准仪测量、尺量检查,监理单位见证检验。
9.2.2通风机机座地基承载力应符合设计要求。
检验数量:
施工单位、监理单位在地基范围内检测3点。
检验方法:
施工单位对土质基坑采用动力触探,击数标准经试验确定,对石质基坑采用现场目测鉴别方法。
监理单位见证检验。
9.2.3通风机基础平面位置、尺寸和预埋件应符合设计要求
检验数量:
施工单位、监理单位每机基础道检测1点。
检验方法:
施工单位用全站仪测量、水准仪测量、尺量检查,监理单位见证检验。
9.2.4通风机机座、风道混凝土强度应符合本标准第8.4条的要求。
9.2.5风道混凝土衬砌厚度应符合设计要求。
检验数量:
施工单位、监理单位全部检查。
检验方法:
施工单位在混凝土浇筑完成前测量开挖轮廓线与模板的净距离,衬砌完成后采用无损检测法检测。
监理单位见证检验。
9.2.6通风机机座、风道混凝土表面应平顺光洁。
检验数量:
施工单位全部检查。
检验方法:
观察
10.安全及环保要求
10.1安全要求
⑴施工中,应定期电源线路和设备的电器部件,确保用电安全。
⑵处理机械故障时,必须使设备断电、停风。
向施工设备送电、送风前,应通知有关人员。
⑶施工中,应设专职安全员观察围岩变化,防止意外发生。
⑷加强作业区的局部通风处理。
⑸施工人员、司机做好安全教育培训,增强安全意识。
10.2环保要求
⑴施工中产生的各种废弃杂物不得随意丢弃,应集中堆放,运到指定地点。
⑵注意废气的产生及排放。
⑶尽量减少施工车辆使用,汽车油料添加外加剂。
⑷采用喷雾、洒水降尘。
⑸爆破开挖采用水压爆破,炮孔填塞水袋。
爆破后及时向掌子面喷雾洒水。
⑹保持洞内路面湿润。
⑺电气焊作业尽量洞外施做,减少废气排放。
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