Construction Safety Management and Construction Technology of Low-gas Tunnels

With the coordinated development of social economy and technology today,various advanced construction techniques and well-established management measures have begun to be widely used in coal-tunnel construction.However,in the construction process of low-gas tunnels,it will also cause a certain degree of adverse impact on the construction quality and safety due to the lack of technical experience and management experience to a certain extent.Based on this,this paper takes the actual tunnel project of a coal mine as an example to analyze the main construction technology and safety management measures of low-gas tunnels,so as to provide guarantee for the quality and safety of such tunnel construction.

Air flow and gas dispersion in the forced ventilation of a road tunnel during construction

Forced ventilation is typically used in the construction of tunnels since it is an economical method to provide high amounts of fresh air.Air velocity and pollutant concentration near the work face are determined by the ventilation arrangement.In the study,field measurement of air velocity was performed,and computational fluid dynamics(CFD)models were constructed to investigate airflow near the work face and predict the gas distribution in a gas tunnel construction.The effects of the distance between the air duct exit and the work face(L_(1))were evaluated by analyzing the flow field and pollutant concentration.The evaluation shows that the ventilation efficiency improves if L_(1) does not exceed 15 m in a road tunnel with full-face excavation.With respect to a road tunnel with benching excavation,the effects of bench length(L_(2))are analyzed,and the results of the analysis indicate that ventilation efficiency is optimal when L_(2)=5 m and L_(2)=10 m and the air-duct diameter corresponds to 1.6 m.The CFD results fit the field measurement significantly well,and the current ventilation system in the construction exhibits a relatively high efficiency.The findings of the study aid practitioners in optimizing ventilation efficiency.

公铁合建双层盾构隧道设计关键技术

为解决公铁合建双层盾构隧道面临的总体布置、结构设计、汽车与地铁车辆联合振动以及通风排烟等技术难题,以武汉长江公铁隧道和济南黄河济泺路隧道工程实践为基础,采用方案综合比选、2.5维数值计算等方法,对公铁合建双层盾构隧道设计关键技术进行系统研究。结果表明:1)通过对隧道平面、纵断面和横断面的合理优化布置,并在废水泵房段、疏散楼梯段采取特殊布置方案,可减少公铁合建盾构隧道地下空间占用,并提高断面利用率,减小盾构隧道外径;2)采用半预制半现浇的管片+非封闭内衬结构型式,能充分发挥内部结构与管片衬砌的联合承载作用,显著减小河床冲淤作用;3)汽车与地铁联合振动作用对隧道影响较小,隧道基底饱和粉细砂地层不会发生液化;4)地铁隧道采用分段纵向烟道,可解决地铁长大区间无风井条件下的排烟难题,同时提高疏散便捷性,并大幅降低建设难度;5)公铁合建隧道在运营管理上不可避免地会出现交叉和影响,建议在管理界面划分和投资分劈上提前研究,便于决策。

混合式通风在特长公路隧道施工中的应用

新建的桂林-恭城-贺州高速公路大观亭隧道长5642 m,隧址区穿越海洋山自然保护区,不设施工斜井,因此工程建设能否顺利开展取决于施工通风效果。经过比选常用的机械通风方式,结合大观亭隧道的工程实际,最终采用压入式、混合式通风相结合的通风方式适配不同阶段的施工;通过计算隧道各工况需风量、风管通风阻力,确定风机供风量、风压与功率,对施工通风风机进行适配,并确定具体的施工通风方案,较好地解决了特长公路隧道施工过程中缺乏坑道辅助施工的通风问题。

高瓦斯长大公路隧道施工通风优化研究

特长大断面瓦斯公路隧道风险大,施工通风是隧道建设的“生命线”。以在建贵州公路第一隧—桐梓隧道为工程背景,综合考虑瓦斯涌出量、爆破炮烟、工作最多人数、作业机械以及最小风速,分别计算压入式通风和巷道式通风需风量、风压及风机功率,分析了风管直径对通风阻力的影响规律,并对2种方案瓦斯浓度和风速进行了数值分析,最后比较2种方案的经济性。结果表明:原设计压入式通风方式未考虑非煤系地层瓦斯涌出而无法满足施工通风要求;风管直径对通风阻力影响显著,结合工程实际选用1.8 m风管直径;数值分析表明,压入式通风断面最大瓦斯浓度始终高于巷道式,巷道式通风的瓦斯浓度比压入式通风提前进入稳定区随后趋向于0,巷道式通风的速度稳定区的值比压入式通风高2~2.5倍;巷道式通风方式相比压入式通风,设备投入和运营费用均较低,经济性更优。研究成果具有典型代表性,可为隧道施工通风提供理论指导和工程参考。

基于安全稀释法的柴油车CO综合海拔系数研究

为准确进行高海拔隧道施工通风设计,对高海拔隧道施工通风需风量计算方法及参数展开研究。对柴油车辆CO排放量进行多海拔测试,得到柴油车CO海拔系数;采用安全稀释法,推导出不同海拔下单位功率需风量及同时考虑CO排放量和控制标准变化的综合海拔系数。结果表明,柴油车CO浓度随海拔增高而增大,当海拔为3172 m时,柴油车释放的CO浓度约为平原地区(海拔590 m)的2倍;现有规范中柴油车CO海拔系数明显偏大,海拔3000 m处实测值较规范值减少25.61%;基于安全稀释法的施工通风需风量可根据海拔高度分3段计算,其结果较额定功率法计算需风量明显增大;根据现场测试结果,提出不同海拔区间(海拔2000 m以下、2000~3000 m和3000 m以上)柴油车CO综合海拔系数计算模型;安装DOC尾气净化器可以减少作业面处80%的CO排放量,在净化效率仅达到60%的情况下,基于安全稀释法计算的海拔5000 m处的计算需风量只有6.59 m^(3)/(kW·min)。

棠棣岭隧道通风系统设计及施工设备选型优化

良好的通风设计是保证长大隧道施工安全的前提,需要做好隧道通风方案的设计和优化以及施工设备选择。依托棠棣岭隧道实际施工通风设计情况,介绍了工程概况和通风方案的确定;根据隧道施工中的通风特点计算出各工作面的所需风压和风量,并考虑了风管摩擦阻力作用和弯道处的风压损失;根据计算结果研究了隧道通风合理的设备选型以及相应的优化改进措施。结果表明:配置的压入式轴流风机和射流风机可以满足棠棣岭隧道施工通风的需要,合适的风机和风管选型可以达到需风量要求并有效降低风阻损失。

高铁隧道斜井通风方案与管理方法

在隧道施工过程中,为确保有限空间内施工产生的有害气体和粉尘等尽快排除,保证隧道施工的新鲜风流,必须强化通风建设和管理工作。该文以某高铁隧道超长斜井施工为例,基于施工特征和通风设计原则,制定相应的通风方案,并对通风量和风压等进行计算,并制定相应的通风管理方法和措施,旨在为类似工程施工提供参考。

工电检修装备隧道内作业工作环境改善综合方案

对于既有工电检修装备在隧道内的施工场景,机械化施工过程中一氧化碳及颗粒物对施工人员危害最大。本文设计出可安装于车顶的模块化尾气净化装置,采用多单元并联方案使得净化装置适用于不同功率等级发动机;为解决编组施工工况下的尾气聚集问题,设计了辅助通风系统,可安装于平板车上编入施工编组,实现隧道内的强制通风;为解决施工作业区扬尘问题,设计了雾化喷淋降尘系统。结果表明:尾气净化装置可以实现较高的一氧化碳及颗粒物净化率,可适应柴油发动机要求;辅助通风系统可以进一步净化隧道内空气,优化作业人员施工环境,达到设计目标;喷淋降尘系统可进一步优化隧道工作环境。

隧道L型斜井施工期通风系统配置优化

针对隧道L型斜井的施工期通风问题,以某隧道为依托工程,采用数值模拟软件对L型斜井隧道进行模拟,分析不同风机组合下的通风效果,并对L型斜井进行通风优化。研究结果表明,施工期通风系统初选需风量为3491m^(3)/min,风压为5230Pa,考虑到斜井线型为L型,对三种满足初选要求的方案进行比选,模拟发现2×160kw风机的通风效果较好,但出口断面处CO的平均浓度为4.072×10^(-5)m^(3)/min,仍不符合规范。在此基础上进行优化,在转角处设置1台75kw的局扇,优化后出口断面CO的平均浓度为3.25×10^(-12)kg/m^(3),满足规范要求,建议该工程选用2×160kw(风机)+1×75kw(局扇)通风方案进行斜井通风。研究成果可为类似工程施工期通风方案的确定提供参考。

龙岗特长铁路隧道矿山法段施工通风方案研究

隧道内二氧化碳、一氧化碳、瓦斯等有毒有害气体浓度过高不仅会降低作业人员施工效率,影响工程进度,还会对作业人员的生命安全造成严重威胁,由于特长隧道掘进距离长,隧道内有毒有害气体更易积聚,研究特长隧道施工通风方案尤为重要。以新建深圳至深汕合作区铁路龙岗隧道为工程背景,通过对风量计算及设备选型完成了特长隧道施工通风方案设计。由风量计算可知,隧道最小风速需风量Q风>隧道排烟需风量Q排>内燃机需风量Q内>作业人员需风量Q人,最大计算需风量为Q风=1371.6 m^(3)/min;由风压计算可知,风管最大风压为1800.2 Pa,为了确保风管接头处的气密性,可采用具有阻燃性PVC材质的柔性风筒;工程实践表明,采用斜井独头压入式的施工通风方案能够满足工程需求。

通用型隧道施工通风机设计研究

文章根据对各厂商常规档位施工通风机的调查,发现常用施工通风机均不适用于钻爆法无轨运输的长大隧道施工,通过研究各类隧道断面形式在3.5 km以下不同掘进深度条件下的作业面供风需求、设备供风要求及供风管路等参数,提出了一种普遍适用于公路、铁路隧道施工的新型施工通风机及对应的施工通风方法。在此基础上,展开了对高海拔隧道的研究,给出了在高海拔条件下隧道施工通风的解决方案。

昌波水电站长大引水隧洞施工期通风方式研究

昌波水电站引水隧洞总长约22.1 km,单洞长约11.1 km,在2、3号施工支洞控制段中独头掘进最大长度分别达到了3.31 km、3.70 km(含支洞长度),且主洞开挖断面直径达到14.2~15.0 m。通过施工期需风量计算,增设通风井可有效减少隧洞送风距离,但通风井长度较长且仅在部分隧洞段施工时运行,因此在施工通风设计方案中是否增设通风井成为通风设计的关键问题。通过混合式机械通风、风道式通风两个方案经济技术比选,选定风道式通风方案更具经济技术合理性,为以后类似工程设计提供参考。

隧道掌子面通风施工技术

在保证隧道掌子面维持良好空气质量的前提下,才能改善隧道施工作业人员的作业环境,显著提高工人作业效率,降低作业工人的职业健康危害。真正决定通风效果的关键在于技术管理水平。唯有通过专业的执行过程于建筑工程中进行通风管理的优化,构建完善的工作准则与高效的现场治理系统,才有可能达成最优的通风结果。

长大隧洞TBM施工通风技术方案与装备研究

为有效解决长大隧道施工期通风难题,以新疆某水利工程引水隧洞掘进为背景依托,基于对TBM1、TBM2两个施工段的风量、风压计算,选取相适宜的风机与风管,并确定隧道施工时的通风方案:风机选用SWEDFAN/瑞典品牌,风管选用柯迪发品牌,TBM施工通风采用洞口一站压入式通风系统,在1#支洞洞口附近布置2套轴流风机,其中,TBM1掘进段布置1台型号3×AVH-R140.132.4.8风机,TBM2掘进段布置1台型号3×AVH-R140.160.4.8风机,软风管直径均2.2m。风机与风管通过排烟、排气、通风作用,将外面的新鲜空气送入隧道内,同时将隧道内气体从洞口排出,形成畅通的循环呼吸系统。结论可为隧道安全通风提供技术支撑和宝贵施工经验。

胶州湾第二海底隧道总体设计方案研究

胶州湾第二海底隧道具有超长、超大、超深、地质复杂、通风排烟困难、疏散救援难度大、两岸接线复杂、建设条件限制多等诸多特点。为了科学、安全、经济地建设胶州湾第二海底隧道,结合项目特点,对超长海底隧道的选址、工法、埋深、断面布置、通风排烟、疏散救援等关键问题进行研究,得出以下主要结论:1)超长海底隧道总体设计应突出地质选线理念,这是降低建设与运营风险、控制投资和保障工期的关键;2)结合具体地质和建设环境条件进行多工法比选、分段选择适宜的施工方法并确定合理埋深,是超长海底隧道总体设计的重要内容;3)胶州湾第二海底隧道海域段采用2条主线隧道+中间服务隧道的布置方式,在海域段主线隧道顶部设置风道,并创新提出2.5段通风方案,利用服务隧道兼作新风通道,解决了超长海底隧道的通风难题;4)隧道两端洞口设置管理中心,在服务隧道洞口设置应急管理站,并利用服务隧道、人行及车行横通道、盾构段疏散楼梯和下层纵向疏散通道组成完善的疏散救援系统,可保障超长海底隧道运营安全。

基于Pyrosim和Pathfinder的高速公路隧道火灾人员疏散研究

为分析不同通风速度对公路隧道火灾人员疏散特性的影响,文章利用Pathfinder,结合Pyrosim仿真软件分析结果,探究人员在火场环境参数不断变化时的逃生时间、路径以及道路拥堵情况。结果表明,在人员疏散过程中,通风速度越大,人员可安全疏散逃生的机会越大,因此,隧道发生火灾后可通过适时地提高通风速度来控制火灾的发展。

我国隧道钻爆法施工技术回顾与展望

随着经济的持续发展、综合国力的不断提升及高新技术的不断应用,我国钻爆法隧道施工技术得到前所未有的快速发展。首先,回顾我国隧道钻爆法施工技术的发展历程,并依次阐述湿式凿眼的采用、多臂凿岩台车的引进、乳化炸药的应用、导爆管雷管起爆系统的广泛应用、工业数码电子雷管的应用与推广等5大技术突破;然后,分别介绍钻爆法建造理念与方法(新奥法)、机械化施工配套设备、超长隧道与超长距离通风技术、超大埋深与极端复杂地质隧道施工技术、超长高水压水下隧道施工技术、特大断面隧道与洞群施工技术、隧道超前地质预测预报技术的现状及发展趋势;最后,对隧道智能化建造技术、绿色低碳建造技术等未来建设和发展中亟待解决的问题进行思考,并提出,钻爆法在复杂地质长大隧道施工中具有显著优势,一定时期内仍将是隧道施工的主要方法,今后应着重发展机械化、智能化及绿色低碳建造技术,进一步提升钻爆法的施工效益和建造水平。

基于静压变化的隧道风管漏风计算方法

目前施工通风计算中,往往将风管百米漏风率取为1个固定值进行计算,而工程实际中漏风率会随着风管内外的静压差变化而变化,为此,通过试验测试和理论分析相结合,提出1种充分考虑静压差和风量沿程变化影响的漏风率计算方法。首先,基于漏风率测试试验结果,拟合漏风率和风管内静压的关系式;然后,将风管分段处理,从出口段开始对风量、静压、漏风率等参数进行迭代计算;最后,求出整段长风管的漏风率。基于该方法进行通风距离、风管直径和海拔高度对漏风率的影响分析,结果表明:风管百米漏风率与管内静压呈正相关;在风管距离较长时,分段迭代的漏风计算方法更为合理;通风距离增长,风机须提供的静压升高,平均百米漏风率随之增大;风管直径增大,风管内的通风阻力减小,风机须提供的静压降低,平均百米漏风率随之减小;海拔越高,需风量越大,风机须提供的静压升高,平均百米漏风率随之增大。

高海拔特长隧道长距离独头掘进施工通风技术

施工通风是保证隧道内空气质量、人员健康、机械工作效率的重要工序,特别是高海拔特长隧道的施工通风更是一大技术难题。以某高海拔特长铁路隧道为工程依托,明确通风控制标准,通过理论计算方式得到需风量及风压,基于需风量要求计算不同漏风率、不同风机工效情况下的合理通风距离,并结合风机选型结果和隧道施工组织制定适用于高海拔特长隧道长距离独头掘进的施工通风方案。研究成果对后期高海拔特长隧道施工通风方案制定具有一定借鉴意义。