一种单洞大断面特长隧道施工通风系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种单洞大断面特长隧道施工通风系统，所述通风系统包括设置在所述隧道中心线一侧的施工通风临时隔墙(2)，保证施工通风临时隔墙(2)与隧道两侧边墙分别围绕成封闭巷道的断面面积比接近2∶1，将其中断面面积较小的封闭巷道作为输送新鲜风的新鲜风进风巷道(4)，掌子面回流的污染风则从断面面积较大的污染风排出巷道(5)内排出隧道外；在隧道洞口出口处，施工通风临时隔墙(2)延伸出洞外，将洞口附近区域的新鲜风源与污染风分离；本实用新型采用射流巷道式通风方式，解决了单洞大断面特长隧道施工时超长距离送风的难题，有效提高对掌子面送风效率，并节约了成本，取得了较好的经济效益。
【专利说明】一种单洞大断面特长隧道施工通风系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种隧道内的施工通风系统，尤其涉及一种用于解决单洞大断面 特长隧道施工的通风系统。
【背景技术】
[0002] 由于隧道结构的封闭性，隧道施工过程中机械作业产生的尾气、爆破产生的硝烟、 地层溢出的有毒有害气体等将会在隧道内积聚，威胁作业人员健康和施工安全。为改善隧 道施工作业环境，保障作业人员的健康，必须采取有效的通风措施。
[0003] 在现有隧道的施工通风设计中，几乎所有的隧道都采用强制机械通风方式。机械 通风包括压入式、抽（排）出式、混合式和巷道式。如图1所示，压入式通风是将轴流风机 安设在距离洞口 30m以外的新鲜风区，轴流风机提供掌子面需要的风量和风压，通过风管 将新鲜风压送到开挖工作面，并将稀释的污风沿隧道排出洞外。此通风方式中轴流风机安 装在固定位置，随着掌子面的推进只需要接长通风管即可，基本不受施工条件限制。排出式 通风是将通风机安设在开挖工作面污染源附近，通过通风管将污风排出洞外，新鲜风沿隧 道进入到开挖工作面，洞外通风管出风口需在距离洞口 30m以外的下风向。此通风方式中 轴流风机安置在掌子面附近，对工作面附近污染源稀释效果较压入式通风好，但是轴流风 机需要随着掌子面的推进而改变安装位置，不利于现场的施工管理。这两种通风方式在单 洞隧道和平行双洞隧道施工通风中均可采用，但是随着隧道掘进长度的增加，风管压入长 度和隧道内风流的流动距离距均会增加，通风阻力将迅速增大，为达到通风长度的要求，只 能采取并联或串联轴流风机的方式，此时，在造成能源过大消耗的同时，对通风设备和技术 的要求也大大提高，通风效果也会大打折扣。
[0004] 巷道式通风分为主扇巷道式和射流巷道式。目前施工通风应用较多的是射流巷道 式通风。如图2所示，射流巷道式通风方式中采用射流风机为动力，利用平行双洞或辅助 坑道将新鲜风引导至洞内，再由安设在新鲜风区的轴流风机利用通风管将新鲜风送到掌子 面附近，可以有效的缩短送风距离，提高通风效率，有效地解决了长距离双洞隧道的施工通 风问题。巷道式通风受施工条件影响较大，一般只能应用在有联络通道的平行双洞条件下， 辅助坑道贯通的情况下有时也局部采用。
[0005] 但是，随着高速公路和高速铁路的快速发展，在隧道建设中涌现出大量的长距离 大断面及超大断面单洞隧道。在此类隧道的施工建设中，传统的巷道式通风不在适用，当掘 进距离较小时，压入式通风尚能有效的解决施工通风问题，当掘进距离较大时，如何经济有 效地解决施工通风问题成为焦点。 实用新型内容
[0006] 本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种用于解决单洞大断面特 长隧道施工的通风系统。
[0007] 本实用新型采用如下技术方案：
[0008] -种单洞大断面特长隧道施工通风系统，包括设置在所述隧道中心线一侧的施工 通风临时隔墙（2)，保证施工通风临时隔墙（2)与隧道两侧边墙分别围绕成封闭巷道的断 面面积比接近2 : 1，将其中断面面积较小的封闭巷道作为输送新鲜风的新鲜风进风巷道 (4)，断面面积较大的封闭巷道作为污染风排出巷道（5);在隧道洞口出口处，施工通风临 时隔墙⑵延伸出洞外。
[0009] 所述的通风系统，在新鲜风进风巷道（4)入口端L6位置处设置第一射流风机（7)、 距离射流风机（7)L 5的位置设置第二射流风机（8)，在污染风排出巷道（5)内，距离二衬台 车1^位置设置第三射流风机（11)，距离污染风排出巷道（5)出口端L 7位置处设置第四射流 风机（3);在新鲜风进风巷道（4)内，在距离二衬台车L3S IOOm位置处设置轴流风机（9)， 轴流风机（9)距离施工通风临时隔墙（2) -端为L4，轴流风机（9)连接通风管（10)，通风 管（10)将新鲜风输送到距离掌子面L2处；其中，局部射流风机（11)与二衬台车距离L 1取 20m;在瓦斯隧道施工通风中，风筒（10)出风口与掌子面距离L2控制在4m;压入式轴流风 机（9)与二衬台车的距离L 3取100?200m ;轴流风机向内缩进距离L4取30m ;射流风机至 隧道洞口的距离L6及L7取IOOm ;施工通风临时隔墙（2)延伸出隧道洞口的距离L8至少为 100m。
[0010] 所述的通风系统，所述大断面特长隧道指三车道及三车道以上高速公路隧道及高 速铁路隧道，其断面面积为50?100m 2,隧道长度在3km以上。
[0011] 本实用新型所述通风系统是利用隧道断面大的特点，在隧道内设置临时隔墙，从 而得到新鲜风送风巷道，达到应用射流巷道式通风方式的目的。为了避免隧道洞口处新鲜 风与污染风的相互影响，临时隔墙需延长至洞外至少IOOm的距离，根据现场环境和气象条 件，在隧道断面高度的基础上合理选择临时隔墙的高度。
[0012] 本实用新型的有益效果在于：
[0013] 本实用新型利用设置在大断面隧道中的临时隔墙，在单洞大断面特长隧道施工中 开辟出射流巷道式通风方式所需要的送风巷道，并采用射流巷道式通风方式，通过对射流 风机数量的优化和设置位置的合理分布，使轴流风机的送风距离缩小为100?200m(约为 二衬台车到掌子面的距离）左右，避免了单洞大断面特长隧道施工时超长距离送风的难 题，有效提高对掌子面送风效率，并节约了成本，取得了较好的经济效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是压入式通风方式示意图；
[0015] 图2是射流巷道式通风方式示意图；
[0016] 图3是本实用新型所述通风系统的俯视结构示意图；
[0017] 图4是图1中C1-C1方向的断面结构示意图。
[0018] 图5是图1中C2-C2方向的断面结构示意图。
[0019] 图6是图1中C3-C3方向的断面结构示意图。
[0020] 图7是图1中C4-C4方向的断面结构示意图。
[0021] 图8是应用本实用新型所述通风系统的隧道洞口正视图。
[0022] 图9是应用本实用新型所述通风系统的隧道洞口侧视图。
[0023] 图10是应用本实用新型所述通风系统的隧道洞口俯视图。
[0024] 1大断面特长隧道，2施工通风临时隔墙，3、7、8、11射流风机，4新鲜风进风巷道，5 污染风排出巷道，6临时隔墙洞外延伸部分，9轴流风机，10通风管。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合某工程实例对本实用新型作进一步具体介绍，并对进行经济效益对比， 说明该施工通风系统的优越性。
[0026] 本实用新型中所谓大断面特长隧道指三车道及三车道以上高速公路隧道及高速 铁路隧道，其断面面积为50m 2以上，隧道长度在3km以上。
[0027] 依托某单洞大断面三车道特长公路隧道，在III级围岩条件下，隧道最大开挖面 积为135m2,隧道二次衬砌完成后最大净空面积为110m2。隧址区穿越煤系地层，综合所有地 质勘察资料及调查资料确定该隧道为低瓦斯隧道。
[0028] 1)理论基础部分
[0029] (1)确定需风量
[0030] 确定开挖面需风量时要综合考虑掌子面附近同时工作的最多人数需风量、防止隧 道内瓦斯积聚的最小风速需风量、掌子面附近爆破排烟需风量和稀释洞内内燃机排放尾气 的需风量，并取以上需风量中的最大值作为最终标准需风量。
[0031] ①掌子面附近同时工作的最多人数需风量
[0032] Q = q ? n ? k (1)
[0033] 式中：q_洞内作业人员的需风量，高瓦斯取4m3/min ?人；n-作业面同时作业的最 多人数，90人；k-备用系数，取1.5。
[0034] ②防止隧道内瓦斯积聚的最小风速需风量
[0035] Qv = S ? V (2)
[0036] 式中：S-隧道的开挖面积，m2 ;V_隧道内的最小瓦斯积聚风速。
[0037] ③掌子面附近爆破排烟需风量
[0038]
【权利要求】
1. 一种单洞大断面特长隧道施工通风系统，其特征在于，包括设置在所述隧道中心线 一侧的施工通风临时隔墙（2)，保证施工通风临时隔墙（2)与隧道两侧边墙分别围绕成封 闭巷道的断面面积比接近2 : 1，将其中断面面积较小的封闭巷道作为输送新鲜风的新鲜 风进风巷道（4)，断面面积较大的封闭巷道作为污染风排出巷道（5);在隧道洞口出口处， 施工通风临时隔墙（2)延伸出洞外。
2. 根据权利要求1所述的通风系统，其特征在于，在新鲜风进风巷道（4)入口端L6位 置处设置第一射流风机（7)、距离射流风机（7) L5的位置设置第二射流风机（8)，在污染风 排出巷道（5)内，距离二衬台车LJi置设置第三射流风机（11)，距离污染风排出巷道（5) 出口端L 7位置处设置第四射流风机（3);在新鲜风进风巷道（4)内，在距离二衬台车L3S IOOm位置处设置轴流风机（9)，轴流风机（9)距离施工通风临时隔墙（2) -端为L4，轴流风 机（9)连接通风管（10)，通风管（10)将新鲜风输送到距离掌子面L2处；其中，局部射流风 机（11)与二衬台车距离!^取]。!!!；在瓦斯隧道施工通风中，风筒（10)出风口与掌子面距离 L2控制在4m ;压入式轴流风机（9)与二衬台车的距离L3取100?200m ;轴流风机向内缩进 距离L4取30m ;射流风机至隧道洞口的距离L6及L7取IOOm ;施工通风临时隔墙⑵延伸出 隧道洞口的距离L8至少为100m。
3. 根据权利要求1所述的通风系统，其特征在于，所述大断面特长隧道指三车道及三 车道以上高速公路隧道及高速铁路隧道，其断面面积为50?100m 2,隧道长度在3km以上。
【文档编号】E21F1/08GK204126663SQ201420574348
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月8日 优先权日:2014年10月8日
【发明者】张雪金, 曾昌, 范建国, 徐晨, 方勇 申请人:西南交通大学