铁路隧道 TBM 长距离施工通风技术研究
朵生君
（中铁第一勘察设计院）
摘要 ： 随着通风长度增加，沿程风阻及风管漏风率均逐渐增加，造成TBM法隧道施工环境恶劣，严重危害施工期人员安全。鉴于此， 采用现场实测、资料调研、理论分析等多种研究手段，明确涵盖供风量、通风风速、卫生安全等多项指标的铁路隧道 TBM 长距离施工通风控制标准； 建议通风长度超过单台风机独头通风极限距离时，采用增加风机台数的独头压入式或联合通风方案，并给出通风方案阶段划分方法；结合联合通风三阶段可能出现的问题，制定适用的改善措施。 依托中天山特长隧道工程，该隧道施工期确定采用联合通风方案，基于风量、风阻理论计算给出具体风机设计方案，基于联合通风三阶段风速、气温、有害气体现场测试结果，建议采取修补风管、改善 TBM 通风系统等措施优化通风效果。
关键词 ： 铁路隧道；TBM；长距离施工；通风技术
1 引言
近年来，随着我国TBM设计制造水平不断提高，对于辅助坑道设置较为困难的铁路隧道，TBM法逐渐成为首选工法 [1] ，典型工程有高黎贡山隧道 [2] 、西秦岭隧道 [3] 等。随着我国铁路隧道建设逐渐向中西部地区延伸，TBM法施工铁路隧道将越来越长。TBM法施工隧道长距离独头通风沿程风阻大、漏风率逐渐升高、TBM散热量大，导致隧道内施工环境恶劣，施工人员安全面临极大的风险。因此，开展铁路隧道TBM长距离施工通风技术研究十分必要。
目前，TBM长距离施工通风主要结合南水北调 [4] 、滇中引水 [5，6] 、引黄工程 [7] 、引大济湟 [8] 等水工隧洞开展研究。在水工隧洞TBM长距离施工通风中主要根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303—2017） [9] 、《水工建筑物地下开挖工程施工规范》（SL378—2007） [10] 等规范，制定以控制有害气体、粉尘、温度等为主的施工通风标准；施工通风方案以独头压入式通风为主，部分工程采用巷道式或复合式通风。在采用理论方法计算TBM施工掌子面需风量的基础上，对通风设备数量、布置位置进行设计。进而采用理论分析和数值模拟等方法对TBM长距离施工通风效果进行评估。
然而相较于TBM施工的长距离水工隧洞而言，TBM施工的长距离铁路隧道在横通道数量、掌子面供风量、施工环境控制因素等方面存在较大不同，需要结合铁路隧道特点，形成铁路隧道TBM长距离施工通风技术。为此，本文通过现场实测、资料调研、理论分析等方法，建立铁路隧道TBM长距离施工通风控制标准；给出单台风机独头通风极限距离计算方法，并建议通风长度超过单台风机独头通风极限距离时选用增加风机数量的独头压入式或联合通风方案，明确相应的通风方案阶段划分方法；给出联合通风方案三阶段的改善措施，以期为铁路隧道TBM长距离施工通风设计提供具有普适性的理论支撑。
2 铁路隧道 TBM 长距离施工通风控制标准
根据《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB10304—2020） [11] 中关于施工供风量、通风风速、卫生及安全 等相关要求，确定铁路隧道TBM长距离施工通风控制标准，如表1所示。
表1铁路隧道TBM长距离施工通风控制标准
3 铁路隧道 TBM 长距离施工通风方案设计
在铁路隧道TBM长距离施工通风中可采用独头压入通风及联合通风两种方案，方案的选取与独头通风长度、横通道设计等因素密切相关，应首先明确单台风机独头通风极限距离。若通风距离超过单台风机独头通风极限距离，则应考虑选取联合通风方式或增加独头压入通风方案中风机台数，选定方案后应对通风阶段、风机配置等进行设计，具体流程如图1所示。
图1铁路隧道TBM长距离施工通风方案设计流程
3.1 掌子面需风量
采用现场实测的方法，利用风速仪、粉尘仪、温湿度等仪器，测试温度、粉尘浓度、一氧化碳浓度随风管出风口风量的变化，测点纵向间距不大于500m，除衬砌台车处外，测点位于隧道中线右侧2m、距离结构设计基线2m处，具体测点布置如图2所示。
图2现场实测测点布置
温度、粉尘浓度、一氧化碳浓度随风管出风口风量变化的结果如图3所示。由图3可知，温度、粉尘浓度、一氧化碳浓度均随着风量增加逐渐降低，分别以温度、粉尘浓度、一氧化碳浓度为控制对象，确定的掌子面需风量如表2所示。由于洞内粉尘浓度过高，单纯依靠通风无法达到控制粉尘浓度的要求，因此需要采用综合除尘方法，此时掌子面需风量可按30m 3 /s进行设计。
图3风量与温度、粉尘浓度、一氧化碳浓度关系
表2由温度、粉尘浓度、一氧化碳浓度确定的需风量（单位：m 3 /s）
3.2 单台风机独头通风极限距离 L lim 计算方法
在确定掌子面需风量的基础上，结合风机供风量与掌子面需风量、系统漏风系数之间的关系，考虑风管各段漏风率不是常量的特点，可以反算得到单台风机独头通风极限距离L lim ，如式（1）～式（3）所示。
式中：Q 供 为风机供风量（m 3 /s）；Q为掌子面需风量（m 3 /s）；P为风管各段漏风系数，按式（2）计算。
式中：L为通风距离（m）；P 100 为百米漏风率，结合现场实测供风量及漏风量，按式（3）计算。
式中：Q 1 为始端供风量（m 3 /s）；Q 2 为末端供风量（m 3 /s）。
3.3 独头压入通风方案
当通风长度超过单台风机独头通风极限距离L lim 时，独头压入通风方案需增加风机数目，因此可将方案分为三个阶段，如图4所示。
（1）第一阶段：0～L lim 的通风区段，在隧道洞口布置1台风机进行送风。
（2）第二阶段：L lim ～2L lim 的通风区段，在隧道洞口串联布置2台风机进行送风。
（3）第三阶段：2L lim ～3L lim 的通风区段，在隧道洞 口串联布置2台风机并在2L lim 位置预留一定扩散长度布置1台风机进行送风。
图4独头压入通风方案示意
3.4 联合通风方案
当通风长度超过单台风机独头通风极限距离L lim 时，超出区段可采用联合通风方案。具体设计原理为：利用右线隧道已施作衬砌段作为新鲜风进口，将左、右两线布置在洞口的风机移入到相应横通道所在位置处，右线直接利用轴流风机，通过风管将风送至掌子面附近；左线通过布设在横通道内的轴流风机，将新鲜风送入左线隧道，再通过风管送至掌子面。右线隧道的污风通过横通道进入左线隧道，与左线掌子面过来的污风一同排出洞外。考虑到横通道形式不同，联合通风方案包含三种，如图5所示。
图5联合通风方案示意
结合横通道形式选定通风方案后，根据单台风机独头通风极限距离和最短预留长度，对联合通风阶段进行划分，依据式（4）反算得到联合通风所分阶段数目。
式中：n为联合通风所分阶段数目；d为轴流风机到掌子面的最短预留距离，结合施工及运输方便可取为1.2km；L为联合通风距离（km），按式（5）进行计算。
式中，L total 为总通风长度（km）。
4 铁路隧道 TBM 长距离施工联合通风改善措施
根据横通道形式等工程实际情况，选定联合通风方案后，应通过现场实测，检验隧道内施工供风量、通风风速、卫生及安全是否满足要求，结合隧道内环境情况、所处的联合通风阶段，及时采取相应的改善措施。
4.1 第一阶段联合通风改善措施
第一阶段联合通风可能出现风管漏风率较大、风管部分弯曲、风管积水等问题，造成隧道内环境不满足控制标准，可采取如下措施：
（1）尽快实施第二阶段联合通风，减小独头通风距离。
（2）更换、修补风管，将风管漏风率控制在标准范围内，保证掌子面需风量。
（3）改善TBM通风系统，减小漏风率。
（4）将排污风风机所处位置调整至大于轴流风机里程处。
4.2第二阶段联合通风改善措施
第二阶段联合通风可能出现风机发热、风管部分破损、新鲜空气温度较高等问题，造成隧道内环境不满足控制标准、供风量不足，可采取如下措施：
（1）移动轴流风机位置，并保持一定的预留距离。
（2）洞内、横通道内设置射流风机增压，提高风流速度，降低轴流风机进口新鲜空气温度。
（3）改善TBM通风系统，减小漏风率。
（4）对风管进行修补，减小风量损失。
（5）改善TBM通风和制冷机系统，降低新鲜风温湿度。
（6）对除尘风机的出风口增加冷淋器，降低排出污风的温度。
（7）为现场作业工人配套相应的劳动用品，提高现场作业人员的适应性。
4.3 第三阶段联合通风改善措施
第三阶段联合通风可能出现风管部分破损、风机功率较小等问题，造成隧道内污风循环，可采取如下措施：
（1）修补破损风管，将风管漏风率控制在标准范围内。
（2）送风风机前设置射流风机调压，保证无污风吸入送风风机。
（3）取消送风接力轴流风机，或重新连接风机与风管，保证无污风吸入送风管。
（4）排风横洞处可采用两种方案：①设置排风轴流风机（排风量需大于等于送风风机送风量），封闭横洞；②设置射流风机导向，并且不封闭横洞。
（5）改善TBM后配套风机与主隧道风管连接方式，保证无污风吸入。
（6）改善TBM自身通风系统，减少漏风率。
5 应用案例
以中天山特长隧道为例，阐述其铁路隧道TBM长距离施工通风技术应用情况。
5.1 工程概况
中天山特长隧道位于托克逊、和硕间中天山东段的岭脊地区，穿越中天山北支博尔托乌山，平均海拔1100～2950m，最高海拔2951.6m。隧道左线长22449m，右线长22467m，左右线间距36m，单面上坡。隧道进口采用两台外径为8.8m的开敞式TBM施工，出口采用钻爆法施工，TBM段预计掘进距离达13～15km。
5.2 隧道施工通风方案设计情况
（1）单台风机独头通风极限距离L lim 计算结果中天山特长隧道掌子面需风量不应小于28.27m 3 /s，风机供风量为60.8m 3 /s，TBM段采用的风管为柔性风管，直径为2.2m，管节长200m，结合风管漏风量现场测试结果，经计算得到4区段风管漏风率如表3所示。由于现场实测时，第4段风管为新风管，采用 漏风率实测结果进行计算将导致结果偏大，因此采用最大漏风率0.74%进行替代。由此反算得到中天山特长隧道单台风机独头通风极限距离L lim 为4.7km。
表3中天山特长隧道4区段风管漏风率
（2）通风方案设计结果
中天山特长隧道独头通风长度约为14km，远大于计算得到的单台风机独头通风极限距离L lim （4.7km），若采用独头压入式通风方案，则会存在需风量大、沿程能量损失大、风机总功率成倍增加、通风排烟时间长、回风污染隧道等问题。因此中天山特长隧道按联合通风方案进行设计，结合横通道设计情况及排污效果，选择联合通风方案2进行设计。
根据中天山特长隧道总通风长度L tota （14km）、单台风机独头通风极限距离L lim （4.7km）、轴流风机到掌子面的最短预留距离d（1.2km），计算得到联合通风距离L为8.4km，结合式（4）反算得到联合通风所分阶段数目为3。
根据中天山特长隧道最不利通风工况（左右线隧道均供风），计算联合通风需风量，具体结果如表4所示。
表4中天山特长隧道联合通风需风量计算结果
经风阻、风机功率计算，可确定中天山特长隧道联合通风方案射流风机、轴流风机功率及数量，具体结果如表5、表6所示。
表5中天山特长隧道联合通风射流风机设计结果
表6中天山特长隧道联合通风轴流风机设计结果
基于联合通风射流风机、轴流风机计算结果，确定轴流风机型号为2DT-160、射流风机型号为SDS-112T-4PD1，风机具体布置位置如图6所示。
图6中天山特长隧道联合通风风机布置示意（单位：m）
5.3 隧道联合通风改善措施
中天山特长隧道在采用上述联合通风方案设计结果后，在三个阶段分别开展了隧道内风速、温度、湿度、有害气体浓度以及风管内风速现场测试，以验证通风效果。经测试发现：在第一阶段联合通风中有害气体未超标，温度、湿度偏高，分析与风管变形、破损较为严重等有关；在第二阶段联合通风中有害气体未超标，18#横通道附近存在污风循环，温度偏高，分析与风机发热、风管破损较为严重、后配套处新鲜空气温度较高等有关；在第三阶段联合通风中施工环境基本满足要求，部分风机、风管内吸入污风，分析与风管破损较为严重、风机功率较小等有关。因此，在三个阶段分别采取了相应的改善措施，以提升通风效果，具体如表7~表9所示。
表7第一阶段联合通风改善措施
表8第二阶段联合通风改善措施
表9第三阶段联合通风改善措施
6 结论
本文采用现场实测、理论分析、资料调研等研究方法，对铁路隧道TBM长距离施工通风控制标准、方案设计、联合通风改善措施等内容开展了研究，得到了如下结论：
（1）给出了考虑施工供风量、通风风速、氧气及二氧化碳浓度、气温、粉尘浓度、有害气体浓度等多项指标的铁路隧道TBM长距离施工通风控制标准。
（2）明确了铁路隧道TBM长距离施工通风方案设计流程，基于现场实测结果，确定了中天山特长隧道掌子面需风量设计值为30m 3 /s，建立了单台风机独头通风极限距离L lim 理论计算方法，阐述了适用于铁路隧道TBM长距离施工通风的独头压入式通风方案及联合通风方案。
（3）确定了联合通风三阶段因风管破损、风机发热、新鲜空气温度较高等，造成漏风率较大、供风量不足、污风循环、施工环境不满足要求等问题，针对联合通风三阶段制定了相应的改善措施。
（4）依托中天山特长隧道，确定了该工程单台风机独头通风极限距离L lim 为4.7km，结合横通道设计情况及排污效果，选择联合通风方案2进行设计，经风量、风阻理论计算给出了联合通风方案风机具体设计参数，结合联合通风三阶段施工环境现场测试结果，建议采用修补风管、改善TBM通风系统、调整轴流风机位置等改善措施。
来源 ： 施工装备与技术
铁路隧道 TBM 长距离施工通风技术研究
朵生君
（中铁第一勘察设计院）
摘要 ： 随着通风长度增加，沿程风阻及风管漏风率均逐渐增加，造成TBM法隧道施工环境恶劣，严重危害施工期人员安全。鉴于此， 采用现场实测、资料调研、理论分析等多种研究手段，明确涵盖供风量、通风风速、卫生安全等多项指标的铁路隧道 TBM 长距离施工通风控制标准； 建议通风长度超过单台风机独头通风极限距离时，采用增加风机台数的独头压入式或联合通风方案，并给出通风方案阶段划分方法；结合联合通风三阶段可能出现的问题，制定适用的改善措施。 依托中天山特长隧道工程，该隧道施工期确定采用联合通风方案，基于风量、风阻理论计算给出具体风机设计方案，基于联合通风三阶段风速、气温、有害气体现场测试结果，建议采取修补风管、改善 TBM 通风系统等措施优化通风效果。
关键词 ： 铁路隧道；TBM；长距离施工；通风技术
1 引言
近年来，随着我国TBM设计制造水平不断提高，对于辅助坑道设置较为困难的铁路隧道，TBM法逐渐成为首选工法 [1] ，典型工程有高黎贡山隧道 [2] 、西秦岭隧道 [3] 等。随着我国铁路隧道建设逐渐向中西部地区延伸，TBM法施工铁路隧道将越来越长。TBM法施工隧道长距离独头通风沿程风阻大、漏风率逐渐升高、TBM散热量大，导致隧道内施工环境恶劣，施工人员安全面临极大的风险。因此，开展铁路隧道TBM长距离施工通风技术研究十分必要。
目前，TBM长距离施工通风主要结合南水北调 [4] 、滇中引水 [5，6] 、引黄工程 [7] 、引大济湟 [8] 等水工隧洞开展研究。在水工隧洞TBM长距离施工通风中主要根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303—2017） [9] 、《水工建筑物地下开挖工程施工规范》（SL378—2007） [10] 等规范，制定以控制有害气体、粉尘、温度等为主的施工通风标准；施工通风方案以独头压入式通风为主，部分工程采用巷道式或复合式通风。在采用理论方法计算TBM施工掌子面需风量的基础上，对通风设备数量、布置位置进行设计。进而采用理论分析和数值模拟等方法对TBM长距离施工通风效果进行评估。
然而相较于TBM施工的长距离水工隧洞而言，TBM施工的长距离铁路隧道在横通道数量、掌子面供风量、施工环境控制因素等方面存在较大不同，需要结合铁路隧道特点，形成铁路隧道TBM长距离施工通风技术。为此，本文通过现场实测、资料调研、理论分析等方法，建立铁路隧道TBM长距离施工通风控制标准；给出单台风机独头通风极限距离计算方法，并建议通风长度超过单台风机独头通风极限距离时选用增加风机数量的独头压入式或联合通风方案，明确相应的通风方案阶段划分方法；给出联合通风方案三阶段的改善措施，以期为铁路隧道TBM长距离施工通风设计提供具有普适性的理论支撑。
2 铁路隧道 TBM 长距离施工通风控制标准
根据《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB10304—2020） [11] 中关于施工供风量、通风风速、卫生及安全 等相关要求，确定铁路隧道TBM长距离施工通风控制标准，如表1所示。
表1铁路隧道TBM长距离施工通风控制标准
3 铁路隧道 TBM 长距离施工通风方案设计
在铁路隧道TBM长距离施工通风中可采用独头压入通风及联合通风两种方案，方案的选取与独头通风长度、横通道设计等因素密切相关，应首先明确单台风机独头通风极限距离。若通风距离超过单台风机独头通风极限距离，则应考虑选取联合通风方式或增加独头压入通风方案中风机台数，选定方案后应对通风阶段、风机配置等进行设计，具体流程如图1所示。
图1铁路隧道TBM长距离施工通风方案设计流程
3.1 掌子面需风量
采用现场实测的方法，利用风速仪、粉尘仪、温湿度等仪器，测试温度、粉尘浓度、一氧化碳浓度随风管出风口风量的变化，测点纵向间距不大于500m，除衬砌台车处外，测点位于隧道中线右侧2m、距离结构设计基线2m处，具体测点布置如图2所示。
图2现场实测测点布置
温度、粉尘浓度、一氧化碳浓度随风管出风口风量变化的结果如图3所示。由图3可知，温度、粉尘浓度、一氧化碳浓度均随着风量增加逐渐降低，分别以温度、粉尘浓度、一氧化碳浓度为控制对象，确定的掌子面需风量如表2所示。由于洞内粉尘浓度过高，单纯依靠通风无法达到控制粉尘浓度的要求，因此需要采用综合除尘方法，此时掌子面需风量可按30m 3 /s进行设计。
图3风量与温度、粉尘浓度、一氧化碳浓度关系
表2由温度、粉尘浓度、一氧化碳浓度确定的需风量（单位：m 3 /s）
3.2 单台风机独头通风极限距离 L lim 计算方法
在确定掌子面需风量的基础上，结合风机供风量与掌子面需风量、系统漏风系数之间的关系，考虑风管各段漏风率不是常量的特点，可以反算得到单台风机独头通风极限距离L lim ，如式（1）～式（3）所示。
式中：Q 供 为风机供风量（m 3 /s）；Q为掌子面需风量（m 3 /s）；P为风管各段漏风系数，按式（2）计算。
式中：L为通风距离（m）；P 100 为百米漏风率，结合现场实测供风量及漏风量，按式（3）计算。
式中：Q 1 为始端供风量（m 3 /s）；Q 2 为末端供风量（m 3 /s）。
3.3 独头压入通风方案
当通风长度超过单台风机独头通风极限距离L lim 时，独头压入通风方案需增加风机数目，因此可将方案分为三个阶段，如图4所示。
（1）第一阶段：0～L lim 的通风区段，在隧道洞口布置1台风机进行送风。
（2）第二阶段：L lim ～2L lim 的通风区段，在隧道洞口串联布置2台风机进行送风。
（3）第三阶段：2L lim ～3L lim 的通风区段，在隧道洞 口串联布置2台风机并在2L lim 位置预留一定扩散长度布置1台风机进行送风。
图4独头压入通风方案示意
3.4 联合通风方案
当通风长度超过单台风机独头通风极限距离L lim 时，超出区段可采用联合通风方案。具体设计原理为：利用右线隧道已施作衬砌段作为新鲜风进口，将左、右两线布置在洞口的风机移入到相应横通道所在位置处，右线直接利用轴流风机，通过风管将风送至掌子面附近；左线通过布设在横通道内的轴流风机，将新鲜风送入左线隧道，再通过风管送至掌子面。右线隧道的污风通过横通道进入左线隧道，与左线掌子面过来的污风一同排出洞外。考虑到横通道形式不同，联合通风方案包含三种，如图5所示。
图5联合通风方案示意
结合横通道形式选定通风方案后，根据单台风机独头通风极限距离和最短预留长度，对联合通风阶段进行划分，依据式（4）反算得到联合通风所分阶段数目。
式中：n为联合通风所分阶段数目；d为轴流风机到掌子面的最短预留距离，结合施工及运输方便可取为1.2km；L为联合通风距离（km），按式（5）进行计算。
式中，L total 为总通风长度（km）。
4 铁路隧道 TBM 长距离施工联合通风改善措施
根据横通道形式等工程实际情况，选定联合通风方案后，应通过现场实测，检验隧道内施工供风量、通风风速、卫生及安全是否满足要求，结合隧道内环境情况、所处的联合通风阶段，及时采取相应的改善措施。
4.1 第一阶段联合通风改善措施
第一阶段联合通风可能出现风管漏风率较大、风管部分弯曲、风管积水等问题，造成隧道内环境不满足控制标准，可采取如下措施：
（1）尽快实施第二阶段联合通风，减小独头通风距离。
（2）更换、修补风管，将风管漏风率控制在标准范围内，保证掌子面需风量。
（3）改善TBM通风系统，减小漏风率。
（4）将排污风风机所处位置调整至大于轴流风机里程处。
4.2第二阶段联合通风改善措施
第二阶段联合通风可能出现风机发热、风管部分破损、新鲜空气温度较高等问题，造成隧道内环境不满足控制标准、供风量不足，可采取如下措施：
（1）移动轴流风机位置，并保持一定的预留距离。
（2）洞内、横通道内设置射流风机增压，提高风流速度，降低轴流风机进口新鲜空气温度。
（3）改善TBM通风系统，减小漏风率。
（4）对风管进行修补，减小风量损失。
（5）改善TBM通风和制冷机系统，降低新鲜风温湿度。
（6）对除尘风机的出风口增加冷淋器，降低排出污风的温度。
（7）为现场作业工人配套相应的劳动用品，提高现场作业人员的适应性。
4.3 第三阶段联合通风改善措施
第三阶段联合通风可能出现风管部分破损、风机功率较小等问题，造成隧道内污风循环，可采取如下措施：
（1）修补破损风管，将风管漏风率控制在标准范围内。
（2）送风风机前设置射流风机调压，保证无污风吸入送风风机。
（3）取消送风接力轴流风机，或重新连接风机与风管，保证无污风吸入送风管。
（4）排风横洞处可采用两种方案：①设置排风轴流风机（排风量需大于等于送风风机送风量），封闭横洞；②设置射流风机导向，并且不封闭横洞。
（5）改善TBM后配套风机与主隧道风管连接方式，保证无污风吸入。
（6）改善TBM自身通风系统，减少漏风率。
5 应用案例
以中天山特长隧道为例，阐述其铁路隧道TBM长距离施工通风技术应用情况。
5.1 工程概况
中天山特长隧道位于托克逊、和硕间中天山东段的岭脊地区，穿越中天山北支博尔托乌山，平均海拔1100～2950m，最高海拔2951.6m。隧道左线长22449m，右线长22467m，左右线间距36m，单面上坡。隧道进口采用两台外径为8.8m的开敞式TBM施工，出口采用钻爆法施工，TBM段预计掘进距离达13～15km。
5.2 隧道施工通风方案设计情况
（1）单台风机独头通风极限距离L lim 计算结果中天山特长隧道掌子面需风量不应小于28.27m 3 /s，风机供风量为60.8m 3 /s，TBM段采用的风管为柔性风管，直径为2.2m，管节长200m，结合风管漏风量现场测试结果，经计算得到4区段风管漏风率如表3所示。由于现场实测时，第4段风管为新风管，采用 漏风率实测结果进行计算将导致结果偏大，因此采用最大漏风率0.74%进行替代。由此反算得到中天山特长隧道单台风机独头通风极限距离L lim 为4.7km。
表3中天山特长隧道4区段风管漏风率
（2）通风方案设计结果
中天山特长隧道独头通风长度约为14km，远大于计算得到的单台风机独头通风极限距离L lim （4.7km），若采用独头压入式通风方案，则会存在需风量大、沿程能量损失大、风机总功率成倍增加、通风排烟时间长、回风污染隧道等问题。因此中天山特长隧道按联合通风方案进行设计，结合横通道设计情况及排污效果，选择联合通风方案2进行设计。
根据中天山特长隧道总通风长度L tota （14km）、单台风机独头通风极限距离L lim （4.7km）、轴流风机到掌子面的最短预留距离d（1.2km），计算得到联合通风距离L为8.4km，结合式（4）反算得到联合通风所分阶段数目为3。
根据中天山特长隧道最不利通风工况（左右线隧道均供风），计算联合通风需风量，具体结果如表4所示。
表4中天山特长隧道联合通风需风量计算结果
经风阻、风机功率计算，可确定中天山特长隧道联合通风方案射流风机、轴流风机功率及数量，具体结果如表5、表6所示。
表5中天山特长隧道联合通风射流风机设计结果
表6中天山特长隧道联合通风轴流风机设计结果
基于联合通风射流风机、轴流风机计算结果，确定轴流风机型号为2DT-160、射流风机型号为SDS-112T-4PD1，风机具体布置位置如图6所示。
图6中天山特长隧道联合通风风机布置示意（单位：m）
5.3 隧道联合通风改善措施
中天山特长隧道在采用上述联合通风方案设计结果后，在三个阶段分别开展了隧道内风速、温度、湿度、有害气体浓度以及风管内风速现场测试，以验证通风效果。经测试发现：在第一阶段联合通风中有害气体未超标，温度、湿度偏高，分析与风管变形、破损较为严重等有关；在第二阶段联合通风中有害气体未超标，18#横通道附近存在污风循环，温度偏高，分析与风机发热、风管破损较为严重、后配套处新鲜空气温度较高等有关；在第三阶段联合通风中施工环境基本满足要求，部分风机、风管内吸入污风，分析与风管破损较为严重、风机功率较小等有关。因此，在三个阶段分别采取了相应的改善措施，以提升通风效果，具体如表7~表9所示。
表7第一阶段联合通风改善措施
表8第二阶段联合通风改善措施
表9第三阶段联合通风改善措施
6 结论
本文采用现场实测、理论分析、资料调研等研究方法，对铁路隧道TBM长距离施工通风控制标准、方案设计、联合通风改善措施等内容开展了研究，得到了如下结论：
（1）给出了考虑施工供风量、通风风速、氧气及二氧化碳浓度、气温、粉尘浓度、有害气体浓度等多项指标的铁路隧道TBM长距离施工通风控制标准。
（2）明确了铁路隧道TBM长距离施工通风方案设计流程，基于现场实测结果，确定了中天山特长隧道掌子面需风量设计值为30m 3 /s，建立了单台风机独头通风极限距离L lim 理论计算方法，阐述了适用于铁路隧道TBM长距离施工通风的独头压入式通风方案及联合通风方案。
（3）确定了联合通风三阶段因风管破损、风机发热、新鲜空气温度较高等，造成漏风率较大、供风量不足、污风循环、施工环境不满足要求等问题，针对联合通风三阶段制定了相应的改善措施。
（4）依托中天山特长隧道，确定了该工程单台风机独头通风极限距离L lim 为4.7km，结合横通道设计情况及排污效果，选择联合通风方案2进行设计，经风量、风阻理论计算给出了联合通风方案风机具体设计参数，结合联合通风三阶段施工环境现场测试结果，建议采用修补风管、改善TBM通风系统、调整轴流风机位置等改善措施。
来源 ： 施工装备与技术
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