压入式通风技术在胶州湾海底隧道施工中的应用

1工程概况
青岛胶州湾隧道工程是一项规模宏大的跨海工程，设双向双洞6车道。隧道部分采用3孔隧道形式穿越海域，两侧为主隧道，中间1孔为服务隧道。第1施工合同段主要有进口服务隧道和左线2845m，合同段内无左线洞口，且服务隧道进口由东向北以半径为55m的回头曲线上跨左线主隧道再进入海域的设计方式。另根据总体工期目标，本合同段安排3个专业队伍负责施工，前期服务隧道施工须通过右线斜井施工且主隧道要利用服务隧道展开多掌子面，形成独头多掌子面分阶段通风作业。
2通风系统
为满足工期目标，隧道施工形成多掌子面掘进并结合根据工程地处位置等状况，在海岸线陆域段主线左隧道与服务隧道中间设置2号通风排烟竖井(直径为5m、深51m)与通道和在服务隧道半径为55m的回头曲线处设置1号竖井(直径1.5m、深14.5m)，1号通风竖井设置抽出式通风(G4-73N0.10D，最大流量60533m3/h)，缓解服务隧道回头半径小的排烟困难问题，改变施工作业环境。
根据通风状况分析与工期安排，本合同段通风设计按4个阶段进行。
2.1第1阶段
开工至2号竖井施工完成，服务隧道进口独头掘进与利用右线斜井施工服务隧道，共2个通道口出碴。该阶段主要采用服务隧道洞口压入式通风及共用第2合同段通风系统(见图1)。
1)施工1队通风服务隧道向海域端的单头掘进最大距离870m，在服务隧道道口设置压入式通风机。
2)施工2队通风经服务隧道进口由横洞(FK0+746—ZK3+503)进入左线主隧道，向陆域端的单头掘进最大距离676m，在服务隧道道口设置压入式通风机。
3)施工3队通风利用右线斜井通过车行横洞进入服务隧道分别施工陆域方向掘进487m、海域方向480m，在横通道口设置压入式通风机。






2.2第2阶段
主隧道1～2号口贯通，服务隧道陆域方向贯通，2号通风竖井施工完成。该阶段主要利用2号竖井设置通风系统(见图2)。
1)施工1队通风从2号竖井处，经服务隧道由横洞(FK1+095—ZK3+833)进入左线主隧道，向陆域端的单头掘进最大距离208m;经服务隧道由横洞(FK1+617—ZK4+335)进入左线主隧道，向海域端的单头掘进最大距离779m。
2)施工2队通风从服务洞口进入，经服务隧道由横洞(FK0+746—ZK3+503)进入左线主隧道，向陆域端的单头掘进最大距离941m。
3)施工3队通风从2号竖井处，经服务隧道由横洞(FK1+145—ZK4+904)进入左线主隧道，向海域端的单头掘进最大距离1214m;从2号竖井处，服务隧道向海域端的单头掘进最大距离1530m。
2.3第3阶段
2～4号口主隧道贯通，服务隧道陆域方向贯通，2号通风竖井施工完成。该阶段主要利用2号竖井设置通风系统(见图3)。
1)施工1队通风从2号竖井处，经服务隧道由横洞(FK1+095—ZK3+833)进入左线主隧道，向海域端的单头掘进最大距离811m。
2)施工2队通风从服务洞口进入，经服务隧道由横洞(FK0+746—ZK3+503)进入左线主隧道，向陆域端的单头掘进最大距离971m。
3)施工3队通风从2号竖井处，经服务隧道由横洞(FK1+145—ZK4+904)进入左线主隧道，向海域端的单头掘进最大距离1370m;从2号竖井处进入服务隧道，向海域端的单头掘进最大距离1655m。
2.4第4阶段
4～3号口主隧道贯通、服务隧道贯通。该阶段利用2号竖井，设置通风系统，服务隧道作巷道(见图4)。
1)施工1队通风掘进完成，二衬等工序施工利用3队通风系统。
2)施工2队通风从服务洞口进入，经服务隧道由横洞(FK0+746—ZK3+503)进入左线主隧道，向陆域端的单头掘进最大距离1259m。
3)施工3队通风从2号竖井处，经服务隧道由横洞(FK1+145—ZK4+904)进入左线主隧道，向海域端的单头掘进最大距离1833m;从2号竖井处进入服务隧道，向海域端的单头掘进最大距离1810m。


3通风设计
3.1风量计算
3.1.1计算依据
根据有关劳动卫生标准的规定，隧道内施工作业段的空气标准为下列卫生标准:①洞内风量要求采用内燃机械作业时，隧道施工时供给每人的新鲜空气量不应低于3m3/min。②洞内风速要求隧道开挖时全断面风速≥0.15m/s。③粉尘允许浓度1m3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6mg，二氧化硅含量在10%以下，不含有毒物质的矿物性和动植物性的粉尘为10mg。④有害气体浓度一氧化碳≤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%;氮氧化物转化为二氧化氮为5mg/m3以下。
施工通风的目的是供给隧道内足够的新鲜空气，冲淡、排出各种有害气体、降低粉尘浓度，以保证作业人员身体健康和施工安全、提高作业效率。因此，通风的设计要素是通风量至少应满足:①洞内作业人员的需要;②工作面有害气体浓度降至允许浓度以下;③隧道内风速不低于最低风速的要求。
3.1.2通风计算







4通风设备选择
根据通风系统计算，二阶段施工1队、施工3队均须从2号竖井分别设置直径为1.5m与1.8m的通风管道(受服务隧道小断面净空影响，3队在竖井通道口处改接成2个直径为1.2m的通风管)。考虑到压入新鲜空气与排放污浊空气的平衡以及给排水管道的安装空间，2号竖井净空直径按5m设置，进风面积约占竖井净空面积的22%。在服务隧道FK0+536处1号竖井设置抽出式通风(G4-73N0.10D最大流量60533m3/h)，缓解服务隧道回头半径小的排烟困难问题。在完成开挖的段落中打通服务隧道与主隧道间的横通道，尽可能形成巷道式通风。另外，根据施工中通风效果，考虑在隧道洞内空气排放困难的地方设置SSF-No.9.0射流风机，加快污浊空气排放流动。通风设备如表1所示。
5结语
1)以“合理布局，优化匹配，防漏降阻，严格管理，确保效果”20字方针，作为压入式隧道施工通风管理的原则。
2)在竖井口设置可移动的井口盖，通风机不运转时打开井口盖，进行自然排烟。
3)加强局部通风机的管理实际通风距离较短时，旋风机可单机运行，当达到一定距离时，再开启另一台，2台同时运行。
4)降低风管的局部阻力和漏风
①以长代短，风管每节长50～100m，减少接头数量;②以直取弯，安装风管前，先按5m间距埋设吊挂锚杆，在杆上标出吊线位置，再将Φ8mm盘条吊挂线拉直、拉紧并焊固在锚杆上，吊线挂上风管，可使风管安装达到平、直、稳、紧，不弯曲、无褶皱，减少通风阻力。③防止急拐弯，拐弯要缓。④加强维护，发现破漏，及时修补;悬吊不平直，及时调整。
5)建立以岗位责任制和奖惩制为核心的通风管理制度。各队派专人进行通风管理，全面负责风机、风管的管理、安装、检查和维修，严格按照通风管理规程及操作细则组织实施并根据通风质量效果对通风班组实施奖惩。