施工通风与防尘

一、通风与防尘准备工作

1.技术准备

根据隧道的长度、工程与水文地质特征、施工方案等要求：选择通风方式，计算通风风量和风压，选择通风机械的型号，安装与调试通风设备，安设通风管。

根据隧道施工组织计划的技术要求，计算压缩空气供风量，选定空压机站设置位置、空压机数量与高压风管直径，安装空压机与配电设备，铺设高压风管管路。

2.材料准备

供风与供水器材：通风管（软管或金属管）、压缩空气送风管及其配件、水管。

3.主要机具

主要机械：轴流风机、空压机、储风缸、水泵。

二、技术要求

机械通风的风压和送风量应能满足隧道各项作业时的卫生与环境要求。

（1）空压机站应提供能满足各种风动机械（具）设备正常运转及输送损耗所需要的风量。

（2）空压机站一般应靠近洞口，与铺设的高压风管路同侧，并注意防洪、防火、防爆破，机房要求地形宽敞，通风良好，地基坚固。

（3）高压风管的管径能满足施工高峰期最大供风量的需求；管路铺设时应尽量减少风压损失。通风管道采用软式风管时，风管应耐用，不易破损。高压风管应采用经久耐用，容易维修和更换的镀锌钢管。

三、环境要求

采用机械通风时应使隧道内的工作环境达到以下标准：

（1）有害气体的允许浓度：CO 容许浓度小于 30mg/m³；SO₂的容许浓度小于15mg/m³，NO₂的容许浓度小于 5mg/m³，NH₃浓度小于 30mg/m³；CO₂的含量应小于0.5%。

（2）新鲜空气的供给：洞内空气应流通、新鲜，O₂含量不得少于20%（按体积计）。

（3）粉尘含量：在含有 10%以上游离SiO₂者，不得超过 2mg/m³；含有 10%以下游离SiO₂的水泥粉尘，不得超过4mg/m³。

（4）洞内温度：为使工人能在较舒适的气温条件下工作，洞内气温不宜超过28℃。

四、施工通风工艺

1.工艺流程

施工通风工艺流程如图10-1 所示。

图10-1 施工通风工艺流程图

2.施工通风工艺

1）通风方式

隧道施工通风，主要采用机械通风。按照风道类型和通风机安装位置的不同，机械通风可分为风管式、巷道式和风墙式。

风管式通风。风管式通风是用软管作风道，又可分为三种型式，如表10-1 所示。为了取得良好的通风效果，风管末端至开挖面的距离必须予以保证，风管要随着开挖面的推进而及时接长。

表10-1 风管式通风型式表

巷道式通风。适用于有平行导坑的长隧道。其特点是通过最前面的横通道，使正洞和平行导坑组成一个循环风流系统，在平导洞口附近安装通风机，将污浊空气由平导抽出，新鲜空气由正洞流入，形成循环风流。对平导和正洞导坑前面的独头巷道，可另辅局部的风管式通风。如图10-2 所示。

图10-2 巷道式通风示意图

风墙式通风。利用隧道成洞部分空间，用砖砌或木板隔出一条风道，代替大直径风管，以缩短风管长度，而又能增大供风量满足通风要求。该方式用于隧道较长，又无平行导坑可供利用，而管道式通风又难以全盘解决的情况。

2）机械通风的风量计算

（1）作业面所需的风量Q，应按以下因素考虑：①按洞内同时工作的最高人数计算；②按冲淡因爆破产生的有害气体所需空气量计算；③按冲淡内燃机产生的有害气体所需空气量计算；④按最小风速验算风量。

（2）其中按第①种因素考虑的计算方法如下：

地下建筑工程施工

式中：m为洞内同时工作最高人数；k 为风量备用系数，采用 1.1～1.2 5；3 为每人每分钟所需新鲜空气量（m³/min人）。

（3）按上述四种情况计算后，取其中最大者为计算风量。要求通风机提供的风量为：

地下建筑工程施工

式中：Q为计算所需风量；P 为管道漏风系数。P 值与风管直径、总长、接头质量、风压、风管材料等因素有关，是个大于 1 的数，可在有关的设计手册中查用。

3）风压计算

为保证将所需风量送达工作面，并在出风口仍保持一定风速，要求通风机的风压足以克服沿途所有的阻力。风机应具备的风压为：

地下建筑工程施工

式中：h_摩为沿程摩擦阻力；h_局为风道局部阻力，包含风道转弯和断面变化所产生的阻力；h_正为是风流遇到的正面阻力，只有在计算巷道式通风时才需考虑。

4）通风机

通风机按使用行业分有矿用型和非矿用型，在矿用型中按其安全性又分普通型和安全型（防爆型）。通风机按构造分有轴流式和离心式两种。轴流式又分普通轴流式和对旋式轴流式。轴流式通风机主要由叶轮、电动机、筒体、底座、集流器和扩散器主要部件组成。对旋式轴流通风机与普通轴流通风机的不同之处是没有静叶，仅由动叶构成，两级动轮分别由两个不同旋转方向的电机驱动。在矿井，按其用途分有主扇、辅扇和局扇三种，主扇用于全矿井或矿井某一翼，又称为主要通风机；辅扇用于某些分支风路中借以调节风量，协助主扇工作；局扇用于无贯穿风流的局部地点通风，故又称为局部扇风机。主扇和辅扇的机型和功率一般都比较大，多为固定式；局扇的机型和功率一般比较小，多为移动式，而且以轴流式为主。通风机种类繁多，形式多样，地下工程施工一般为独头掘进，故多使用轴流式通风机，部分轴流式通风机的技术特征如表10-2所示。

表10-2 几种轴流式风机技术性能参数表

隧道施工通风中主要采用轴流式通风机，尤其是对旋式，结构简单、效率高、性能好，不论矿山或是隧道，都已得到广泛使用。《公路隧道施工技术规范》明确要求，隧道施工采用大口径风管通风，需要配置与风管直径相适应的、体积小、质量轻、噪声低、可在隧道内任意移动的新型轴流风机。但需注意，在有瓦斯的地下工程施工时，应选择防爆型通风机。我国目前生产的局部扇风机都是轴流式的，有防爆型的 BKJ 系列和非防爆型的J F系列、J FD系列等。轴流式风机按风流的方向还有压入式和抽出式之分，在选用时也应注意。

选用通风机时，除合理选择通风机的形式和型号外，还需确定通风机的台数。当隧（巷）道较长、断面较大，单机不能满足风量要求时，应选多机并联或串联运转。在隧（巷）道通风阻力小，而要求风量大的情况下，采用通风机并联运转能够取得较好的效果。通风机联合运转的效果取决于多台风机联合运转的综合特性曲线，两台通风机并联运转时，通风量明显增加，一般可比单机通风量增大 70%。但随并联风机台数的增多，风量增加的效果会减小。所以并联风机以2～3 台为宜。在需风量较小、风阻大时，可进行串联运转。串联运转时，风量变化不大，风压明显提高。风机并联或串联运转时，各台风机的型号宜相同，这样选型、管理、维修都比较方便。

5）风管

风管是地下工程施工通风系统的重要组成部分，其性能的优劣、安装及维护的质量对通风效果有着直接的影响。

常用的风筒分刚性风筒和柔性风筒两类。刚性风筒主要有金属（铁皮、镀锌钢板或铝合金板）风筒和玻璃钢风筒，柔性风筒有胶皮风筒、塑料（聚氯乙烯）风筒和维尼龙风筒。风筒一般都是圆形的，刚性风筒在必要时也可制成矩形。金属风筒的主要优点是坚固耐用，其最大缺点是质量大，储存、搬运和安装不便，已逐步被玻璃钢风筒所替代。柔性风筒原则上只能用于压入式通风，但用弹簧钢做螺旋形骨架的柔性风筒，同时具有刚、柔的特点，也可用于抽出式通风。刚性风筒既可用于压入式通风也可用于抽出式通风。

各种风筒的优缺点及使用情况如表10-3 所示。

表10-3 各类风筒主要优缺点

风筒直径根据需通过的风量、通风的长度等条件确定。风筒直径为 300～1500mm，送风量大、距离长，直径应大些。根据经验，通风距离为 200～500m 时，风筒直径为500mm左右；距离为 500～1000m时，风筒直径为 600～800mm。

随着地下工程施工技术的日益发展，长隧道采用全断面开挖越来越多，选用大口径风筒进行施工通风可大大简化隧道施工工序，有利于全断面开挖的推广使用，是解决长隧道施工通风的主要途径。大口径风筒的直径一般为 1.0～1.5m。

风筒一般应设在不妨碍出碴运输作业、衬砌作业的空间处，同时要牢固地安装以免受到震动、冲击而发生移动、掉落。风筒一般均用夹具等安装在支撑构件上。风筒可挂设在巷（隧）道拱顶中央、中部或靠边墙墙角等处，一般在拱顶中央处通风效果较佳。

风筒的漏风率是影响管道通风的主要因素之一，要做到防止漏风，减少通风巷道阻力，防止主流风回风、短路等，这与隧道施工管理水平有很大关系，要经常性定期检查、测试以提高通风效果，达到安全、卫生的目的。风筒的安装要平顺、接头严密、弯曲半径不得小于风筒直径的 3倍，以减小通风阻力。风筒的连接应密贴，以减少漏风，一般硬管用密封带或垫圈，软管用紧固件连接。风筒如有破损，必须及时修理或更换。

6）通风工艺要点

要取得良好的通风效果，除选择好通风设备外，还需合理布置通风系统和加强维修管理。对于风管式通风，当管道很长，需要较高风压时，可采用串联风机方式解决。用胶皮管通风时，风机与风机间以短风管（约 5～8 m）集中串联为宜。用金属管通风时，以间隔串联为宜，但两台风机的间距不要超过风管全长的 40%。对于巷道式通风，当需要风量较大时，可采取并联风机方式解决。通风机应有备用数量，一般为计算能力的 50%。

3.防尘

在地下工程施工中，凿岩、爆破、装岩、喷射混凝土等作业都有粉尘产生，其中凿岩作业产生的粉尘占洞内空气中含尘量的 85%，爆破产生的约占 10%，装碴运输占 5%。粉尘对人体危害极大，故必须采取多种措施，把含 10%以上游离 SiO₂的粉尘控制在国家规定的2 mg/m³的标准之内。

地下工程施工中的防尘措施应是综合性的，应做到“四化”，即湿式凿岩标准化、机械通风经常化、喷雾洒水制度化和人人防护普遍化。

（1）湿式凿岩标准化。为了使湿式凿岩能正常进行，应注意以下四点：①水压标准（高压水到达工作面处的压力不小于 300Pa），水量充足（每台风钻不小于 3t/min）；②钎尾标准，其长度一般为 107mm，钎孑 L 正中。钎尾淬火硬度与凿岩机内活塞应一致；③水针安装端正，拧紧螺丝，垫圈密贴，不漏水；④操作正规，应先开水后开风，先关风后关水，凿岩时机体与钻钎方向应一致，不得摆，以免卡断水针。在特别缺水地区，可用“干式捕尘”装置来代替混式凿岩，但效果欠佳。

（2）机械通风正常化。机械施工可稀释空气中的粉尘含量，是降低洞内粉尘含量的重要手段。因此在一般主要作业（钻眼、装碴等）进行期间应始终保持风机的运转。

（3）喷雾洒水经常化。喷雾洒水不仅能降低因爆破、出碴等所产生的粉尘，而且还能溶解少量的有害气体的二氧化碳、硫化氢等）并能降低温度，使空气清新爽人。

（4）个人防护普遍化，主要指戴防尘口罩。