引水隧洞施工常用通风的审查讲解学习
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引水隧洞施工常用通风的审查
为有效控制引水隧洞施工过程中的通风,监理工程师应从承包人提交的施工组织设计入手审查,其主要内容是采用的通风方法、风量计算和风筒的选择。从而保证隧洞在施工过程中有足够的新鲜空气。
一、施工通风的目的
1、对有人工作的地点提供足够的新鲜空气。
2、冲淡和排除各种有害气体和烟尘,以其含量降到国家标准以内。
3、创造良好的劳动气候条件。
4、加快工程进度,确保工程质量。
二、隧洞施工常用的通风方法
隧洞施工过程中常用的通风方法有二种: 自然通风和压气通风。其中压气通风包括三种方式:压人式、抽出式和混合式。
1、自然通风
自然通风是靠自然气流通风,一般适用于短隧洞和长隧洞开挖初期(一般小于5m)。在实际施工过程中可以适当延长,只要保证开挖的工作面有足够的新鲜空气即可。
2、压人式通风
压人式通风是利用安装在隧洞外空气清洁流通及安全处的风机,将新鲜空气经风管直接送到开挖工作面,污浊空气经已成洞室排出。这种方式的优点是作业面得到的新鲜气流较大,能较快地冲淡和排出炮烟;金属风管、柔性风管均能使用,且拆装方便。缺点是烟及污浊空气排出需通过全洞;管道连接不良时漏风严重。当为单机时,可用于长度在200m以内的独头导洞;多机串联可用于长度20Dm以上的洞室或需要尽快吹散炮烟的快速开挖工程。
3、抽出式通风
抽出式通风是利用安装在开挖作业面附近的风机,将炮烟及污浊空气由风管直接抽出。新鲜空气由洞口流人洞内。这种方式的优点是开挖面附近的炮烟及污浊空气能直接由风管抽出,洞内其他作业面不受影响。缺点是一旦炮烟扩散后,
就难由一个吸风口抽出而在洞内停滞,且新鲜空气由洞口流至开挖面时已不新鲜了。为保证抽出效果,风管口至开挖面的距离不能太大,但太小了又易被爆破损坏。一般距离不应大于lOm。当采用胶皮风管时。可将风机置于洞内,炮烟由里向外压出; 当采用金属风管时,风机可置于洞口将废气吸出
4、混合式通风
混合式是压人式通风和抽出式通风混合使用的通风方式。一台风机将新鲜空气经风管送人作业面,另一台风机将炮烟或污浊空气经风管排出洞外。为防止在作业面附近形成涡流和炮烟扩散,这两台风机以抽出为主,压人为辅。抽出风量应比压人风量大20% 一30%。抽出风管与压人风管应布置在洞室的两侧,且抽出风管在上部,压人风管在下部。
三、 风量计算
计算通风风量, 国内外有多种计算方法,对于审查承包人的风量用如下方法即能满足。
1、压人式通风量
21.4YQQSLt
式中:Q—厂压人式通风计算量( m3/min); S—隧洞的断面积(m2);L—隧洞长度(m);Q—同时爆破的炸药量(kg);t—通风时间,按掘进循环图表中确定的通风时间计算,一般定为0.5一lh(特殊以实际为准)。
从开挖面至稀释炮眼到安全浓度的距离L1。可按式L1 =4(00Q/S计算。当L
2、抽出式通风量
15(15)5CQQQSt
式中:Qc一抽出式通风计算风量( m3/min);其余符号同上。
一般布置时, 风管吸风口距工作面的距离L2 应小于风流有效吸程L3 , 即L2≤ L3,L3=1.5√S。如果L2> L3 时,按公式计算的吸出风量需增加20% 。
3、混合式通风
压人风量
2237.8hyyQQSLt
抽出风量:
Qhc=(1.2~1.3)×Qhy 式中:Qhy、Qhc —分别为混合式通风压人和抽出通风量( m3/min);Ly一压风管口至工作面距离,一般为30m左右;其余符号代表意义同上。
除按排除炮烟计算方量外,还必须按其他工序施工时人员呼吸需要的最大量以及排除内燃机(若选用内燃机设备时)废气所需风量进行校核,同时满足要求时的风量才为需要的风量。作业人员呼吸所须通风量为每人3m3/min;施工设备作业时所需风量按洞内作业设备的数量和种类而定。装载机类每额定功率应通风2.75 m3/min·kW,汽车及其他设备则相应为1 m3/min·kW。
四、选择风筒
隧洞通风所用的风筒有柔性和刚性两类,刚性的风筒常用的有铁皮或铝皮制的金属风筒,节长3m,大断面隧道内节长可用5m,节长过大的刚性风筒在使用和安装时均不方便, 刚性风筒有通风阻力小、漏风系数小等优点, 尤其是铝皮筒,可以用铝皮带在洞口用专用设备加工而成,改变了过去加工困难、运输储存体积大的缺陷, 目前国内外在探长隧道中使用。柔性风筒多为人造革、胶皮及帆布等制品,节长为10m、20m或达50m 多种。柔性风筒与刚性风筒相比较,它重量轻,搬运较方便,连接与悬吊都简便。但是,柔性风筒悬吊时不易拉开,且风筒挂钩处易受力不均而拉坏。选择风筒时,要考虑风筒的漏风率和风阻。
1、风筒的漏风备用系数
由于风筒漏风,通风机的供风量要考虑备有系数,即通风机供风最和风筒末端风量之比,计算公式为:
e=Qg/Q
式中:e一风量备用系数;Qg一通风机供风量(m3/min);Q一风筒末端的风量
(m3/min)。
由于柔性风筒使用广泛,且其漏风率要比刚性风筒大得多,故确定e值是重要的。柔性风筒漏风备用系数可用下式近似计算:
e=1/ (1一nP1)
式中:n—风筒节头数目;P1—一个接头的漏风率,插接时可取0.0l~O.02,罗圈反边时可取O.005。
刚性风筒的漏风备用系数要比柔性风筒小得多,可在1.2~1.8之问选择。
2、风筒的风阻 局部通风需要计算的风阻,主要考虑摩擦风阻,可近拟按下式计算:
R≈8αL/d5
式中:R—风筒的总风阻(千缪);α—风筒的摩擦阻力系数(kgS2/m4);L一风筒全长(m);d—风筒直径(m)。
由上式可知风阻和风简直径的5次方成反比,即加大直径可以大大减小风阻力,以选择风筒时,在隧洞断面允许的条件下,尽可能选用较大直径的风筒并加大每节风筒的长度。以减小接头数,减少漏风。但是,小断面巷道考虑到运输和人员通行的安全,选用大直径风筒常常受到限制。送风距离是200m~500m时.可用直径为500~600ram的风筒;更长的距离则可考虑600~lO00mm的风筒。
3、选择通风机
选择通风机主要是依据风量和风压,以及确定在这样的风量和风压条件下通风机的功率。我国目前生产的隧洞开挖通风机都是配套设备,只要由供风量和风压选定相应的设备就行了,不需计算动力。
(1)通风机供风量
由于风筒漏风,通风机供风量应按下式计算:
Qg=eQ
式中:e—漏风风量备用系数;Qg—通风机供风量(m3/S);
Q—风筒末端风量 (m3/S)。
(2)通风机的风压
通风机必须克服风筒风阻及风流出口的阻力,因此通风机所能产生的负压应为:2222jjQHRQgS
式中:H—局部通风机的全风压(mm水柱);R—风筒的风阻(千缪);g—重力加速(m/s2);r—空气重率(ks/m), 一般取 :1.2;Qj一流过风筒的平均风量(m3/s),Qj=gQQ;S一风筒(或局部通风机)的出口断面面积(m2);Qg、Q同前。
将Qg和Qj代人上式,则: 22()2HRQgS
(3)选择通风机
通风机有轴流式和离心式两种 出厂产品都有主要技术性能说明书或附有通风机特性曲线, 因此可以按计算出的Qg和全负压H从产品说明书中选取;或根据H=RQ2给出风筒特性曲线,找出它与通风机特性曲线的交点,即工况点,选取所需的通风机。
隧洞通风多用轴流式通风机,因其比离心式通风机体积小,安装方便,效率也高,但噪音较大。
总之,压入式、抽出式及混合式通风是隧洞施工中常用的通风方法,在审查承包人采用的上述方法上,应充分考虑工程的自身特点,确保工程安全,以期达到综合的技术经济效益。
五、《水利水电工程施工通用安全技术规程》(SL398—2007)对隧洞施工通风的规定
1.7 施工供风
1.7.1 空气压缩机站(房)应选择在基岩或土质坚硬、地势较高的地点,并应适当离开要求安静和防震要求较高的场所。
1.7.2 空气压缩机站应远离散发爆炸性、腐蚀性、有毒气体、产生粉尘的场所和生活区,并做好防火、防洪、防高温等各项措施。
1.7.3 寒冷地区空气压缩机站应有取暖措施。
1.7.4 机房应宽敞明亮,尽可能利用自然采光,并设有排风、降温设施。
1.7.5机房应有足够的高度。在单机排气量不小于20m2/min,总安装容量不小于60 m2/min的压缩空气站宜安装桥(门)式起重机等起重设备。
1.7.6 机组之间应有足够的宽度,不宜小于2.5~3m,机组的一侧与墙之间的距离不应小于2.5m,另一侧应有宽敞的空地。
1.7.7 机房的墙壁和屋顶宜安装吸音材料以减少噪声,空压机房内的噪声不应超过85dB(A),进气口应安装于室外,并装有消音器。
1.7.8 压缩机的安全阀、压力表、空气阀、调压装置,应齐全、灵敏、可靠,并应按有关规定定期检验和标定。
1.7.9 储气罐应符合下列要求:
1 储气罐罐体应符合国家有关压力容器的规定。
2 安装在机房外,距离不应小于2.5~3m。
3 应安装安全阀,该阀全开时的通气量应大于空压机排气量。 4 罐与供气总管之间应装设切断阀门。
5 储气罐应定期检验和进行压力试验。
1.7.10 空气压缩机的冷却水应符合以下要求:
1 应使用情结无杂质水,脏污的水或酸性水严禁使用。
2 水质硬度较高时应进行软化处理。
3 压力不应低于0.2MPa,进排水温差不应低于10℃.
4 回水管坡度不小于3‰并坡向冷却水池。
5冷却水池周围应设有防护栏杆及水池排污管。
1.7.11 空气压缩机房的维修平台和电动机地坑的周围,应设置防护栏杆,栏杆下部应有防护网或板,地沟应铺设盖板。
1.7.12 空气压缩机站应设废油收集沟。
1.7.13 移动式空气压缩机应停放在牢固基础上,宜设防雨、防晒棚和隔离护栏等设施。
1.7.14 供风管道宜布设在道路、设施的边缘,连接牢固,标志清楚,通过道路、作业场地时宜采用埋设。
1.7.15 供风管道布设在滚石、塌方等区域时,应采用埋设或设置防护挡墙,在坡度大于15°的坡面铺设管道下面应设挡墙支撑,明管弯段应