1）通风方法选择

公路隧道主要施工通风方法有：压入式、吸出式、混合式通风。长大隧道（3～8 km）一般设置有辅助坑道，其施工通风方式有：横洞、平导、斜井、竖井通风。鄂拉山隧道进口端独头掘进2.6 km，由于地形限制，整条隧道难以设置斜井和竖井，但两洞间沿隧道纵向设有3座车行横洞，因此确定分阶段通风，前期采用混合式通风，后期采用巷道式通风。

2）通风设计计算

高海拔地区隧道具有低气压、低氧气含量和低气温的特点，根据青藏铁路隧道施工经验和相关文献资料，高原隧道施工通风设计必须考虑特有的利用率问题，在计算风量的基础上还要增加30%～50%，以保证隧道内正常施工环境。根据鄂拉山隧道进口的掘进深度结合类似隧道通风经验，确定分三阶段进行通风，同时对通风设备进行选型、配套、管理。

（1）第一阶段（L＜500 m）

隧道掘进120～150 m时在洞口配置通风设备开始通风，前期（500 m以内）用110 kW轴流风机安置在洞口配用φ1 000风管作压入式通风。

（2）第二阶段（500 m＜L＜1 500 m）

图6—17　第二阶段通风布置

隧道掘进至500 m以上，考虑风管管路风量损失及风压降低等因素，隧道通风作业的效果明显减弱，通风效率降低。加上隧道为1.76%的上坡施工，洞内高于洞口，根据空气动力学原理，轻、热空气在空间上部，而重、冷空气在空间下部，烟尘主要在隧道上部流通，不能迅速地流向洞口方向。因此，需要加大通风机功率和通风管直径来提高供风量，同时考虑利用射流风机向洞外抽排污染空气，一送一抽形成负压，使掌子面至二衬作业区域内形成空气对流，改善通风环境。风门安装位置视通风效果确定。第二阶段通风布置如图6—17所示。

①施工通风量计算。

A.根据同一时间洞内工作人员计算：

Q人＝kmq＝1.2×80×4.5＝432 m3/min

式中　Q——所需风量（m3/min）；

　　　k——风量备用系数，取k＝1.2；

　　　m——洞内同时工作的最多人数，取80人；

　　　q——洞内每人每分钟需要新鲜空气量，通常按4.5 m3/min计算。

B.根据爆破时的最多炸药用量计算（根据隧道掘进长度）：

式中　A——同一时间内爆破最大炸药量（按Ⅳ级围岩爆破设计计算取144 kg）；

　　　t——爆破后要求有害气体稀释到允许的通风时间（按30 min计算）；

　　　S——坑道净断面面积（取96.2 m2）；

　　　L——出风口至掌子面距离（按台阶法施工最大取60 m计算）。

C.按最小风速检验风量计算：

Q＝60Sv＝60×96.2×0.15＝865.8 m3/min

式中　Q——需风量（m3/min）；

　　　S——隧道断面积（m2）；

　　　v——最低平均风速（m/s），按允许最低平均风速全断面开挖取0.15 m/s。

D.按内燃机械工作需要新鲜空气量计算：

供风量应足够将内燃设备所排放的废气全面稀释和排出，使有害气体降至允许浓度以下，根据不同的工况组合计算出配置的内燃设备功率，计算可按下式计算：

式中　K——功率通风计算系数，我国暂行规定为2.8～3.0 m3/min；

　　　Ni——各台柴油机械设备的功率；

　　　Ti——利用率系数。

Q内燃机＝110×0.6＋145×0.5＋4×150×0.45＋2×85×0.5＝493 m3/min

表6—12　一个工作面内燃设备配置表

计算风量取上述四种情况计算的最大值。考虑到高寒低压缺氧的特殊环境，人员、机械需氧量增加30%～50%。即需要的最大风量为

Q＝（1＋40%）×865.8＝1 212.1 m3/min

②漏风计算。在风管的接头、缝合等处都存在漏风现象，所以在进行风压计算和选择风机时，必须进行漏风计算。

风管漏风系数Pc＝1/[（1－β）l/100]

式中　β——达西系数，一般取0.015；

　　　l——风管长度，第二阶段取最大1 500 m；

　　　Pc＝1/（（1－0.015）^1 500/100）＝1.254

通风机供风量不小于：Qj＝PcQ＝1.254×1 212.1＝1 520.0 m3/min。

③风机风压计算。通风机的风压用来克服沿途的阻力，在数值上等于风道（或风管）的沿程摩擦阻力和局部阻力之和。

Hf＝H摩擦＋HD＋H其他＝RfQjQi/3 600＋HD＋H其他(www.daowen.com)

式中　Qj——通风机供风量，取设计风量（m3/min）；

　　　Qi——管道末端流出风量（m3/min）；

　　　HD——隧道内阻力损失，可取50；

　　　H其他——其他阻力损失，可取60；

　　　Rf——风阻系数，Rf＝6.5αL/D5，摩阻系数α＝λρ/8＝0.002 25 kg/m3，D为风管直径（m），L为通风管长度（m）。

Hf＝RfQjQi/3 600＋HD＋H其他＝0.002 25×1 520×1 212.1/3 600＋50＋60＝111.2 Pa

④通风设备选型。在隧道开挖至500 m后，新购两台132 kW轴流风机安设在两洞口，配套φ1 600 mm风管，进行压入式通风。在隧道开挖至1 000 m时，在距离洞口500～1 500 m间每隔500 m安装37 kW射流风机向洞外抽排污染空气，也可在距离洞口500 m的拱顶挂设75 kW风机抽排污染空气。通风设计选型见表6—13。

表6—13　通风设计选型

（续表）

（3）第三阶段（1 500 m＜L＜2 600 m）

在隧道掘进超过1 500 m 后，结合隧道内施工用电电压降低比较多而实施的高压进洞方案，采用巷道式通风方案：右洞作为新鲜空气进风通道，左线作为污浊空气排风通道，掘进最长距离为1 500 m。具体为：在隧道第二个车行横洞处（距离洞口1 380～1 430 m）安设储风箱和分风机，把左洞口2 台132 kW 轴流风机移至2#车行横洞口处分风后分别向掌子面压入式通风，实现巷道式通风。为避免洞内行驶车辆排烟造成二次污染空气循环，对施工车辆的行走路线做出了规定：重车从左线隧道进出，轻车从右线进出，这样车辆排放的废气尾烟就会随污染空气一起从左线流向洞外。第三阶段通风布置如图6—18 所示。

①巷道式通风计算。

A.通风量计算。

Q＝Q内燃机＋Q人＝493＋432＝925 m3/min

B.通风阻力计算。

Δpc＝（∑ξ＋∑λi·Li/di）·ρ·v2i/2

式中　ξ——局部阻力系数；

　　　λi——隧道内沿程摩擦阻力系数；

　　　Li——隧道的长度（m）；

　　　di——隧道内的水力直径（m），di＝4A/U，隧道断面周长U，断面净空A；

　　　Vi——隧道内所需满足的风速（m/s）；

　　　ρ——空气容重，取1.273 kg/m3。

C.选取某型射流风机。

Pj正＝ρ·vj·φ·（1－ψ）·K

式中　Pj正——单台通风机克服的阻力（Pa）；

　　　K——喷流系数；

　　　vj——射流风机出口风速（m/s）；

　　　φ——面积比，φ＝Fj/Fs，Fj为射流风机的出面积，Fs为隧道横断面积；

　　　ψ——速度比，ψ＝vs/vj，vs为洞内风速（m/s）。

D.射流风机台数的计算。所需射流机台数n＝ΔPc/ΔPj

式中　n——射流风机台数；

　　　ΔPc——通风阻力。

图6—18　第三阶段通风布置

说明：1.由于第三阶段通风难度最大，采用巷道式混合通风方案：右洞口2×132 kW风机不动，将左洞2×132 kW风机移至右洞2#车行横洞口，设置大型储风箱安置分风机后由132 kW风机分别向左右洞掌子面送风，并于二衬台车前安装射流风机挂设风门向洞外抽排污染空气。
2.注意事项：储风箱可自制成钢结构外包帆布（风包）或砌成密闭砖房结构，体积需计算确定；风门宜安设在二衬台车前，以保证37射流风机向外抽排污染空气时形成回风道，风门以内作业（掌子面、仰拱、二衬区域）有较好的空气环境；拱部安装射流风机宜安设大型射流风机和小型风机相结合排污，从洞口计算安装射流风机的间隔为300～700 m，具体视排烟效果确定；对施工车辆的行走路线做出规定，重车从左线隧道进出，轻车从右线进出，这样车辆排放的废气尾烟就会随污染空气一起从左线流向洞外。

②通风辅助管理。第三阶段（1 500 m后）采用巷道式通风，将左洞口2×132 kW风机移动右洞2#车行横洞口，设置大型储风箱安装分风机后由1台132 kW轴流分别向掌子面压入式通风。要加强通风设备的管理，设专人值班负责通风机的操作，按需进行通风机的开停，以满足通风需要的同时做到节约电力消耗。

通过实际观测发现隧道的烟尘主要来源是：洞内掌子面放炮后的烟尘；装载机装渣和挖机找顶平整场地时，破碎岩石扬起的粉尘；运输车辆行驶，轮胎带起的路面灰尘。对于放炮后的烟尘主要通过通风排出，对于装渣时的粉尘可以通过每次放炮后向掌子面喷洒水雾减少，有条件时可装设水幕降尘器（静电除尘器），降低粉尘改善通风效果；对于路面粉尘，安排洒水车每天放炮后出碴过程中向隧道路面洒水（尤其是出渣前后的洒水工作），可以有效降低隧道内烟尘。

实现巷道式通风后，为防止射流风机吸出的污染空气通过人（车）行横洞对流形成二次污染，对贯通了的人（车）行横洞中部要及时设置固定式风门密封，同时为抵御放炮冲击气流，风门要牢固，并加强日常检查及维护。

安排专人负责通风管的铺设和维护。通风管的铺设一要平、顺、直，尽量减少弯折，以减少风阻；二要注意防损，以降低风量风压损失，风管通过混凝土衬砌模板台车及各种作业台架时要尽可能平直通过，在台车设计时要预先考虑风管布通过位置；另外在仰拱检底放炮时，应把风管束起并遮盖，以免放炮石块飞溅损坏风管。

加强机械设备的管理力度，凡是进入隧道的装载机、挖掘机、自卸车必须检修完好，尤其是发动机的排烟要正常，有条件的应加装空气净化装置，减小内燃机燃烧的污染源。

③改为巷道式通风的优点。

A.节约通风管。如按前期压入式通风一直实施下去，直到隧道贯通，从技术上也是可行的，目前国内有过单线隧道独头掘进5 000 m通风的成功经验。但从经济上分析和通风效果上对比，就不如巷道式通风合适了。采用巷道式通风可以节省风管投入1 500 m，φ1 000软风管按45元/m计算，节约投入成本67 500元。

B.改善了通风质量和效率。通过通风机的前移，缩短了通风管长度，有效减少风量损失和风阻，保证隧道施工掌子面的风压风量，保证作业区域内有较好的施工环境。