长大隧道施工通风方案设计及设备选型
更新时间:2023-07-21 20:38:01 阅读量: 实用文档 文档下载
长大隧道通风设计方案。
长大隧道施工通风方案设计及设备选型技术
杨延岗
湖南邵坪高速公路第5合同段项目处在湖南邵阳市新邵县境内,线路位于寸石镇与坪上镇,本标段主线全长8.55km(K24+200~K32+750),连接线长2.36km,主要有路基、隧道、桥梁、涵洞及通道工程。其中寸石隧道全长2995m,为本标段重点控制性工程。
1.隧道施工通风方案
寸石隧道设计为左右线双车道公路隧道,隧道采用进出口两端掘进,独头掘进距离1500m,分四个工作面。考虑通风机安装位置离洞口30m距离,所以单洞最大通风长度为1530m,该隧道通风问题是寸石隧道施工的关键技术之一。本工程采用风动凿岩机钻孔,侧卸装载机装碴,内燃自卸车运输出碴。根据以往隧道施工经验和工程的实际情况,施工通风以按长管路压入式通风方案设计。同时对施工过程的污染源采用一定控制措施,如使用排气符合环保要求的装载机和自卸车进洞,必要时安装排气净化装置,掌子面放炮后采取水幕降尘改善洞内的尘埃污染等。采用科学合理的通风技术,严格通风管理,确保施工人员安全和健康,为快速施工创造良好条件。
2.计算参数确定
2.1、供给每个施工人员的新鲜空气量按3m3/min。
2.2、洞内内燃机车每千瓦需要风量为3m3/min。
2.3、最大一次开挖3m(Ⅲ级围岩全断面开挖91m2),炸药用量1.05kg/m3,爆破一次用药量最大286kg。
2.4、放炮后通风稀释空气时间按30min。
2.5、洞内摩擦系数分别为0.02。
2.6、通风管直径Φ=1.8m,管节长100m。百米漏风率1%,管内摩擦系数为0.01。
2.7、正洞回风流速不小于0.15m/s。
长大隧道通风设计方案。
3.隧道贯通前通风情况的计算分析
2.1 风量计算
通风最困难是在掘进到隧道贯通前时,通风长度1530m,使用Φ1.5m软质风筒。隧道内所需风量按照下列几种计算方法进行计算,并取计算结果的最大值作为供风的标准。
2.1.1 按洞内最多人数计算风量:洞内最多施工人员按150人考虑。
Q1=3×150=450m3/min
2.1.2 按洞内允许最低风速计算风量:
Q2=V·A=0.15×108×60=972(m3/min)
式中:V—正洞最小风速0.15m/s;
A—正洞开挖断面,取108m2。
2.1.3 按照爆破后工作面需要风量排除炮烟计算风量:
Q3=5Ab/t =5×286×40/30=1906.7m3/min
A—同时爆破的炸药用量,取286kg
b—爆炸时有害气体生成量,岩层中爆破取40L。
t—通风时间取30min
2.1.4 按洞内稀释内燃机设备废气计算风量:
Q4=3×K1K2ΣN
内燃机功率使用有效系数K1=0.6;
内燃机功率工作系数K2=0.8;
ΣN为洞内内燃机同时使用总功率
洞内施工机械为:装载机1台,工作功率168kw;3台自卸车,每台额定功率按268kw;2台混凝土运输车,每台额定工作功率240kw;ΣN=1452kw,需要风量为:
则:Q4=3K1K2ΣN=3×0.6×0.8×1452=2091(m3/min)
比较以上计算结果,取最大值为计算风量,所以
长大隧道通风设计方案。
Q=2091m3/min
2.2 通风机风量计算
考虑风筒漏风损失修正风机风量,最大风量是按洞内使用内燃机车情况下计算得出,此时沿全程漏掉的风量仍有一半起着冲淡废气的作用。
风管漏风系数Pc
Pc=1/[(1-β)L/100]=1.08,(β=0.01,L=765m);
β:百米漏风率,取1%
L:风筒长度(米),按最大1530m长的一半765m的考虑
则通风机供风量:Q风机=2091×1.08=2258m3/min.
2.3 所需风机压力的计算:
通风机的全压要大于通风的总阻力,总阻力为风筒内阻力与洞内阻力之和。风筒直径选取1.5m,风筒内平均流速
1=2258 2091=20.5(m/s) 22 60 3.14 1.5/4
风筒内摩擦阻力H1:
L2
由公式H1=D2计算风筒内摩擦阻力。
λ—摩擦阻力系数,根据实际使用经验取λ=0.01。
L—通风管长,按最困难时考虑,L=1530m。
D—风筒直径,取D=1.5m。
ρ—空气密度,按ρ=1kg/m3
—风筒内平均风速20.5m/s。
1530×1×20.52=2143(Pa) 1.5 2H1=0.01×
HD———隧道内阻力损失取 50;
H其他———其他阻力损失取 100;
风机设计全压:H=H1+ HD+ H其他=2143+50+100=2293Pa
长大隧道通风设计方案。
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80%;K- 功率储备系数,取1.05;
风机功率为:W=2258×2293×1.05/(60×0.8)=113.3KW。
4、风机选择
根据所需风压2293 Pa和风机供风量2258 m3/min的要求,选用
SDF(B)-No12.5型隧道施工专用轴流通风机,电机功率为110×2Kw,可满足使用要求。该风机可调速,根据其性能参数可知,在高速时风量在2385m3/min,满足了通风要求。
总之,长大隧道施工通风机的功率、通风管直径应根据隧道独头掘进的长度、隧道断面大小、通风方式、运输方式不同而适当选择,在隧道施工断面净空允许的前提下应采用大直径风管,同时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,尽量减少接头数量,保证接头密封,检修人员要随时检查,发现异常及时更换,以保证施工作业面供风正常,通风方式宜采用压入式或混合式通风,有条件时宜安装射流风机。
二〇一三年七月五日
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