螺旋软风管在隧道施工通风中的应用

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　　摘  要：为提高隧道通风效果，降低通风成本，隧道施工通风应选用新型通风管道螺旋软风管，螺旋软风管改变以往隧道风管直缝拼接造成布料受力膨胀，风管中部鼓大，通风阻力增加的弊端，改用螺旋焊接，提高软管质量，改善风管受力条件，延长风管每节长度，减少节头漏风，降低漏风率，增强通风效果，在有效降低隧道内粉尘浓度及有害气体浓度的同时，还能很大程度上降低隧道施工通风措施成本。
　　关键词：隧道通风;螺旋软风管;应用
　　中图分类号：U453.5   文献标识码：A       文章编号：1671-2064（2019）24-0000-00
　　0 引言
　　 敦当高速公路阿尔金山隧道为敦当高速公路控制性工程，隧道为分离式双洞隧道，双向四车道。右线长7527m;左线长7525m，总长度15052m，最大埋深530m，属于高寒干旱地区石质特长隧道。由于是特长隧道，这就给隧道施工通风造成很大的困难，尤其是隧道掘进到1800米后，通风就更加困难，隧道内粉尘浓度及有害气体浓度在通风不利的条件下不断增高，严重危害施工作业人员的身体健康，同时粉尘加快机械设备运动零部件的磨损，缩短设备使用寿命，严重时有些粉尘气体在一定条件下发生爆炸，造成重大安全事故。因此隧道通风措施的有效与否直接决定了隧道内粉尘浓度及有害气体浓度是否在安全控制范围内，从而保障隧道施工作业人员及设备的安全。现阶段阿尔金山隧道通风措施主要为大功率风机通过通风管道将风送至施工作业面，净化隧道内空气质量，从而降低粉尘浓度及有害气体浓度，因此通风管道的选用在很大程度上决定了隧道通风效果的好坏。
　　1 隧道施工常用通风管道的优缺点
　　 （1）通常情况下正压风筒是10M一节，主要组成材料为橡胶涂覆布、塑料涂覆布，中间没有骨架，采用热合整体一次成型工艺，纵向无接缝，横向接缝较多，容易脱节、涂覆布撕裂、接缝开口，风阻较大，漏风大。风筒直径大于1.5米时容易造成焊缝、接缝开裂。
　　 （2） 负压风筒是由无数个风筒钢圈配合涂覆布组成，也俗称骨架风筒，风口是向里面吸风，送风时易转弯，采用热合工艺制作而成。具有阻燃、抗静电、风阻小、漏风率低、强度高等特点。但缺点是接缝较多，容易脱节、涂覆布撕裂、接缝开口。
　　 （3）刚性风筒一般由厚2～3mm的铁板卷制而成。铁风筒的优点是坚固耐用，使用时间长，各种通风方式均可使用。缺点是成本高，易腐蚀，笨重，拆、装、运不方便，在弯曲巷道中使用困难。铁风筒在隧道施工中使用日渐减少。
　　 （4）柔性风筒主要有帆布风筒、胶布风筒和人造革风筒等。柔性风筒的优点是轻便，拆装搬运容易，接头少。缺点是强度低，易损坏，使用时间短，且只能用于压入式通风。
　　2 新型通风管道螺旋软风管的特点
　　 （1）螺旋软风管采用专利螺旋焊接技术，整节风管的横向延伸率得到有效控制，克服了“香肠状”现象，气流不紊乱，增强了通风气流的稳定性，减少阻力，提高通风效率，降低风机功率。
　　 （2）螺旋风管最大程度延长了每节风管的长度，每节长度可延伸到50米，减少了风管接头，有效降低了风管接头漏风率。
　　 （3）螺旋软风管采用专利螺旋焊接技术后，整节风管一条焊缝，漏风小，风管布在高压下不易延伸，最大程度的杜绝了风布延伸露出毛细孔渗漏风的现象。
　　 （4）螺旋软风管选用了高强度布基，抗拉，抗撕，抗老化，可以重复使用2-3次，降低使用成本。
　　 （5）螺旋软风管百米漏风率经乌鞘岭隧道施工通风实测为1%，有效控制了漏风率，提高了通风效果。
　　3 螺旋软风管与常用通风管道使用效果对比分析
　　 阿尔金山隧道施工通风前期采用的通风管道为负压风筒，但是在掘进深度至1800米后，负压风筒的通风效果明显降低，隧道内粉尘浓度及有害气体浓度不断增高，严重危害施工人员身體健康的同时，造成隧道内施工环境恶化，施工人员呼吸困难，能见度降低，设备运转效率下降，施工进度严重滞后。为了改善施工环境，保障施工人员人身健康，阿尔金山隧道入口右线通风管道改用螺旋软风管，进过一个月的使用检测（如表1所示），隧道入口右线掌子面相比左线掌子面粉尘浓度及有害气体浓度明显下降，其中粉尘浓度平均下降72%，有害气体浓度平均下降80%，通风效果显著提高，有效的改善了隧道内施工作业环境。
　　4 螺旋软风管与常用通风管道经济成本对比分析
　　 阿尔金山隧道入口右线改用螺旋软风管通风后，通风效果显著提高，但螺旋软风管较负压风筒购置单价较高，从通风效果及经济成本两方面综合考虑，阿尔金山隧道施工单位以目前隧道入口左右线采用不同通风管道的通风方案进行了详细的成本对比分析。阿尔金山隧道单洞长度为7500米左右，施工方式为隧道出、入口两端同时施工，则隧道入口掘进长度为3750米，按照已完工的隧道长度计算，月掘进量为80米/月，则工期为46个月。隧道入口左线采用额定功率为110KW*2的风机，通风管道采用负压风筒，由于负压风筒最大送风距离为1800米，待隧道掘进至1800米后，为保证通风效果，需采用二次接力送风方式，必须再增加1台额定功率为110KW*2的风机。隧道入口右线采用额定功率为110KW*2的风机，通风管道采用螺旋软风管，由于螺旋软风管最大通风距离为3500-4000米，因此隧道掘进至1800米后，无需二次送风，也不用增设风机。具体成本对比分析如表2和表3所示。
　　 入口右线月电费为71136元/月，工期为46月，则隧道入口右线总电费计算如下：
　　 入口左线月电费为初次送风99216元/月，二次接力送风95472元/月，二次接力送风是在隧道长度掘进至1800米后再进行，因此二次接力送风工期大约为24月，隧道入口左线总电费计算如下： 　　 隧道入口右线配置功率110KW*2的风机1台，采购成本为132000元，螺旋软风管采购3750米，单价为126元/米，采购成本为472500元;隧道入口左线配置功率功率110KW*2的风机2台（其中1台为二次接力风机），采购成本为264000元，负压风筒采购3750米，单价为68元/米，采购成本为255000元。隧道入口左右线通风措施总成本对比如表5所示。
　　 通过成本对比分析所得，隧道入口右线通风措施总成本为3876756元，比隧道入口左线通风措施总成本4993080元要节省成本费1116324元。
　　5 螺旋软风管的使用安装与修补
　　5.1 螺旋软风管的选用
　　 螺旋软风管的选用应根据隧道的长度进行，一般情况下隧道单向施工长度在1800米以内，考虑到螺旋软风管的采购单价较高，应选用常用的正压风筒或负压风筒。但是隧道单向施工长度超过1800米以后，由于螺旋软风管最大通风距离为3500-4000米，百米漏风率很低，无需进行二次送风，节省了二次送风造成的设备、电费成本，因此选用螺旋软风管。隧道单向施工长度在1800米-2500米范围内，则选用直径为1500mm的绿色FS100型风管，隧道单向施工长度在2500米-3500米范围内，则选用直径为1800mm的FS100型风管，具体选择标准施工单位可根据隧道施工长度、通风标准及螺旋软风管的不同型号来选择。
　　5.2 螺旋软风管的安装
　　 螺旋软风管每节采用高强度拉链连接，每节螺旋风管接头带有内、外翻边，每节螺旋风管的长度以拉链之间距离计算。螺旋风管吊环采用带孔的金属螺栓，间隔70—100cm，坚固而不会脱落，先在隧道壁（顶）用膨胀螺栓固定双股8#铁线，拉紧安平后，将螺旋风管吊环固在8#铁线套上，再拉直风管，固定吊环。
　　5.3 螺旋风管的修补
　　 当螺旋风管在使用中破损时，采用专用热风焊枪粘補，经修补的螺旋风管一般能用两个工地。
　　6 结论
　　 通过隧道通风效果及经济成本对比分析得出结论，隧道长度超过3000米的中长及特长隧道施工通风风管应选用新型通风管道螺旋软风管。由于螺旋软风管采用螺旋焊接，可延长风管每节长度，减少风管节头，降低漏风，在提高同类软管质量的同时，降低漏风率，其平均百米漏风率小于1%，增强通风效果，有效降低隧道内施工作业面粉尘浓度及有害气体浓度，改善隧道内施工作业环境，保障施工作业人员的人身健康安全。同时螺旋软风管安装简便，通风距离较长，可重复利用，相对于同类风管综合成本占据很大的优势，很大程度上能够降低隧道施工通风措施成本。
　　
　　参考文献
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　　收稿日期：2019-11-25
　　作者简介：王平寿（1980—），男，甘肃永昌人，大专，工程师，研究方向：设备材料管理及应用。
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