隧道施工供风供水供电计算

隧道施工通风是一项很重要的工作，钻眼、爆破、机械设备运转等会产生有害气体或岩尘，使隧道内空气变坏，氧气减少。岩层本身有时也含有害气体，如瓦斯、硫化氢等。这些有害气体及粉尘，对施工人员有极大危害，可导致一氧化碳中毒、人呼吸困难、工作效率降低等，有的气体含量达一定浓度时，还会引起爆炸（如瓦斯爆炸）。

（一）隧道施工作业区卫生标准

1、粉尘浓度：含有10%以上的游离二氧化硅的粉尘应在2mg/m3以下。 2、有害气体浓度：

（1）一氧化碳：施工人员进入开挖面时，浓度可为100mg/m3，但进入开挖面后30min内，应降至30mg/m3以下。

（2）氮氧化物（换算成NO2）：为8mg/m3以下。

（3）瓦斯（甲烷CH4）：总回风流中应小于0.75%，从其它工作面进来的风流中应小于0.5%，开挖面装药爆破前应小于1.0%，开挖面超过2%时，开挖面超过2%时，施工人员必须全部撤走。

3、氧气含量：不低于20%。 4、隧道内气温：不宜超过25℃。

此外，隧道内风速应保持不小于0.25m/s在洞内安装局部通风机时，应防止噪声对施工人员的不良影响。

（二）通风与防尘

隧道施工通风方式应根据掘进长度、施工方法、是否设有辅助坑道、有害气体浓度、机具设备条件等因素确定。按供风来源，分自然通风和机械通风两类，按风流循环系统，又可分为自然通风、风管式通风、巷道式通风及风道式通风四种。

施工所产生的粉尘对人体有危害，故需控制在国家规定的标准之内。 粉尘主要来源是钻爆作业。隧道施工中的防尘措施应是综合性的，主要是：湿式凿岩标准化、机械通风经常化、喷雾洒水正规化、人人防护普遍化。

（三）风量与风压计算

目前为止，施工通风仍按一些经验公式确定，在施工中根据实际情况加以调整。

1、风量计算

施工通风应根据洞内工作的最多人数或同一时间内爆破最大炸药用量所产生的有害气体稀释到允许浓度以下，或洞内最小风速计算而定，以其中最大值选择通风设备。

风量要求：按每人每分钟供应新鲜空气3m3。

风速要求：全断面开挖时应不小于0.15m/s，导坑内应在0.25m/s—6m/s。 （1）根据同一时间洞内工作人员人数确定

Q = kmp

式中：k——风量备用系数，采用1.1 m——洞内同时工作人数

q——每人所需新鲜空气，即q = 3m3/s （2）按爆破作业确定

压入式通风时：

0.13

Q压 = 3 AL2S2 （m3/s） t

式中：A——同一时间内爆破最大炸药量（kg）

t——爆破后有害气体稀释到允许浓度的通风时间（min） S——隧道横断面面积（m2） L——隧道全长（m）

吸出式通风时时当（L吸≦1.5 S 时）

0.3S A Q吸 = L抛 （m3/s） t S

式中：L吸——风管口至开挖面距离（m） L抛——爆破后粉尘抛掷距离（m） 火雷管起爆时 L抛 = 15+A 电雷管起爆时 L抛=15+A/5

混合式通风时：

0.13

Q混压 = 3 AS2L2入口 （m3/s） t

式中：Q混压——混合式通风时压入风量

L入口——吸入风口至工作面的实际距离（m） 混合式通风时，吸出风量为：

Q混吸=（1.2~1.3）Q混压

（3）按风速要求检算风量

Q≧V最小•S最大（m3/s）

式中：V最小——最小风速要求 S最大——坑道最大面积（m2）

且： Q≦V最小•S最大（m3/s）

式中：V最大——最大风速要求 S最小——坑道最小面积（m2）

按上述三种情况计算后，取最大值作为选择风机的依据，并要求通风机提供的风量为：

Q机 = P•Q（m3/s）

式中：Q——计算所需风量 Q——管道漏风系数 2、风压计算

将风送到工作面，必须克服沿途的阻力，并且需要在管口仍有一定的风速，要求通风机的风压为：

h机≧h总阻

式中：h机——通风机具有的风压

h总阻——沿途总的通风阻力，h总阻=∑h摩+∑h局+∑h正 其中：h摩——沿途摩擦阻力，按下式计算：

αLU

h摩 = 9.8 Q2（Pa） S3

其中：α——风道摩擦阻力系数 L——风道长度（m） U——风道周边长度（m）] S——风道断面积（m2） Q——计算风量（m3/s）

h局——沿途之局部阻力，分为两种：由于风流转弯所造成的阻力和风道

断面变化（护大或缩小）所造成的阻力。可按下式计算：

9.8Q2

h局 = ξ （Pa） 2gS2

其中：ξ——局部阻力系数， Q——计算风量（m3/s） S——风道断面积（m3） g——重力加速度

h正——风流遇到的正面阻力，它是由坑道中的阻碍物（如运输车辆、支

撑、材料、堆积物等）所造成的，这项阻力仅在巷道式通风时才

考虑。可按下式计算：

9.8SMQ2

h正 = 0.0612φ （Pa） 2gS2

其中：φ——正面阻力系数，如列车运输，当列车行走时φ=1.15，列车停放时φ

=0.5，列车停放间距（或斗车停放间距）超过1.0m时，则逐一相加。

Sm——阻塞物断面积（m2）

3、通风机选择

风机应满足所需供给的通风量Q供及需克服的总风阻h机的要求，其机械效率宜大于0.45，据此可选择合适型号的风机。

当风管较长，需风压较高，可采用多台风机串联。巷道式通风中，在缺乏大型通风机时，可用数台通风机并联。当数台通风机串联或并联时，通同机应尽量采用相同型号。通风机应有备用数量，一般风机备用量为计算能力的50~100%。

二、高压风供应

风动机具由于结构简单，使用方便，安全可靠，故常被隧道施工所采用，如常用的风动机具有凿岩机、风钻台车、喷混凝土机具、锻钎机、压浆机等。要保证这些机具的正常工作，需有足够的压缩空气供应，即要有足够的风量和风压供给各个风动机具。

压缩空气由空压机（空气压缩机）供给。空压机有内燃及电动等类型，通常设在洞口。空压机的生产能力应考虑由储气筒到风动机具设备沿途的损失q漏、各机具的耗风量Σq、风动机具的同时工作系数k以及备用系数k备，即

Q=（1+k备）（Σq·k+q漏）km

式中：k——同时工作系数

km——空压机所处海拔高度对空压机生产能力的影响系数 k备——空压机的备用系数，一般采用75~90% Σq——风动机具所需风量

q漏——管路及附件的漏耗损失，其值为：

q漏=α∑L（m3/min）

其中：α——每公里漏风量，平均为1.5~2.0m3/min L——管路总长（km）

按所需风量大小、使用要求（如空压机是否需移动）、工地能源情况等选用空压机。

由于风动机具均要求有一定的风量与风压，风量或风压不够，就不能正常工作，因此除考虑足够的风量供应外，还必须保证工作面高压风供应有足够的风压。为此应尽量减少管路输送中的风压损失，这需注意下述几个方面：风管管径选择适当；管路接头要严密、保证质量，防止漏风；管道敷设平顺，减少锐角及回转，避免急弯；管径由大变小，不得突然改变断面，应逐渐缩小，风动机具的橡破管

要尽量缩短（如直径19mm的橡皮软管，长18m时风压损失为（0.08~0.12）Mpa可采用主风管上接较大直径软管，安装分风器，由分风器再接较小直径的软管连接风动机具，采取这些措施可以减少风压或风量的损失。

第五节 隧道施工供水 一、水量

用水量应根据工程情况、机械用水量、施工进度、施工人员人数、气候等确定，在初步概略估算时，可参考表4-2-1。

表4-2-1 用 途 凿岩机用水 喷雾用水 出渣洒水 初砌用水 机械用水 浴池用水 生活用水 二、水源及水质要求

选择水源应考虑水质及使用方便。

凡不含有害矿物质，没有污染、没有臭味的天然水均可作为水源。水质要求不能影响人的健康，不影响混凝土工程质量，水源能保证不间断供水。经常选用的水源有山间溪流、泉水、河水、地下水、溶洞水等。

高山水池的相对高度应能保证在工作面水压达到0.3Mpa，并需考虑供水管路沿途的压头损失及有适当富余（一般富余20%），这样，水池与工作面的高差应为：

H≧1.20（30+h损）

式中：H——水池与隧道最高工作面之相对高度

h损——管路总损失（压头损失），需计入进水口水头损失、管路摩擦损失、

单 位 t/h·台 t/min·台 t/h t/d·台 t/次 t/d·人 耗水量 0.20 0.03 1.50 5.00 15.00 0.02 每次放炮后喷雾30min 与凿岩、喷雾时间错开，不另计算 包括混凝土拌合、养护、洗石等用水 说 明 流速损失、管路转弯损失等。

供水除了水池供水方式外，在地形条件限制，无法修建高水池时，可用水泵直接供水。当水源高差大，亦可直接在修筑工地。隧道工程量小或高寒缺水地区，开挖面也可采用风水罐供水方式，即在一特制贮水罐中，接高压风提供水压力。

三、施工用水

施工用水水源利用3合同附近的水海子水库水源，该水源距小团山隧道昆明端约3km。

（一） 水池：供水系统共需修建4个蓄水池，水池设置位置、容积、高程见表和图。

供水系统蓄水池表

表

编号 1 2 3 4 设 置 位 置 水海子水库旁山头上 上行K17+530右50m山坡上 小团山隧道昆明端洞顶山头上 小团山隧道石林端洞顶山坡上 容积(m) 300 150 300 150 3高程(m) 2080 2035 2100 2095

（二） 供水设施配置

在水海子水库旁建1号抽水站，用φ50钢管130m将水抽至1号水池；1号水池和2号水池之间架设2700mφ50供水管,水从1号水池自流至2号水池,2号蓄水池旁设2号抽水站，架设φ50钢管110m，把2号水池的水抽至3号水池，从3号水池架设φ80钢管150m至小团山隧道昆明端洞口，供隧道昆明端用水，3号水池旁设3号抽水站架设φ50钢管1350m从3号水池抽水至4号水池,从4号水池架设φ80钢管130m至小团山隧道出口供小团山隧道石林端用水。

四、生活用水

本合同段生活用水分别利用小团山隧道洞顶3、4号高山水池水源，经净化处理达到饮用水标准后供生活用水。

第六节 隧道施工供电与照明 一、隧道施工供电

按隧道施工机具及照明确定用电量，在确定用电量时应考虑电路能力损失以及同时用电系数（≦1），用电量可按正式计算确定：

PaK1K2

P=k（∑ +∑PbK1）（KVA）

Aη

式中：k——电线路能力损失（1.05~1.1） A——各类用电设备的功率因数 Pa——同一类型用电设备总额定功率 Pb——照明用电总量

η——电动机及其它动力用的效率（0.83~0.88） K2——动力用户之负载系数（0.6~1.0） K1——同时用系数

对于中小隧道（隧道长度在2km以下），可用400/230V三相四线系统两端送电，选用的导线断面应使末端电压降不超过10%；对于长隧道，如洞内用电设备不多，在选用经济合理的导线断面后，末端电压降未超过允许范围时，仍可按上述规定办，否则应采用6-10KV高压送电。在洞内或平行导坑适当位置设高压变电站，将高压电变为低压电后送至工作面。高压电进洞必须做好安全管理工作，一般应采用铠装或高强度电力电缆，电缆与架空线联接处应有避雷装置，电缆终端应有密封的接线盒。洞内设置的6-10KV高压变电站应符合下述要求：无瓦斯隧道可采用中性接地系统的普通变压器；开关设备应用井下高压配电箱或油开关柜，不允许用一般跌落式保险丝具代替油开关；变电站应安设在不漏水的区段，同时要按有关要求设置安全防护措施，非工作人员不得进入变电站内。

二、照明供电

施工照明通常采用电灯照明，成洞段照明用不大于36V的安全电压，照明灯光要充足均匀且不发生闪耀现象。为保证作业安全，要求在施工作业地段每平方米不少于15W，不安全因素较大地段应适当增加，运输道路在未成洞地段每隔6m，成洞地段每隔10m装设60W灯一个，在主要交通道、洞内抽水机站或竖井等重要

处所，必要时应有安全照明，漏水地段应用防水灯头和灯罩。设置照明灯具时，可参照表。

照明用电表

表 工作地段 开挖地段和作业地段 施工地段的运输巷道 特殊作业地段或不安全因素较多地段 成洞地段用白炽灯时 成洞地段用日光灯时 灯头距离（m） 悬挂高度（m） 灯泡容量（W） 4 5 2~3 8~10 20~30 2~2.5 2.5~3 3~5 4~5 4~5 60 60 100 60 40 注；在直线段，灯头距离离采用表中大数，曲线段采用小数。 三、小团山隧道供电

距4合同段小团山隧道进口约2km处有一变电站。在小团山隧道昆明口、石林口附近各设置一台800KVA变压器，从变电站架设4km高压线路至两台变压器，再从变压器搭火架设2800m低压线路至用电工点。

第七节 砼拌合站

4合同段砼工程集中在隧道里，在小团山隧道进、出口各设一个砼集中拌合站，经计算每个拌合站配置3台500L双卧轴强制式自动计量砼拌合机(每台每小时生产量50m3)可满足施工要求。