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公路隧道管道压入式施工通风技术研究

公路隧道管道压入式施工通风技术研究

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作者：赵子成西南交通大学

学位级别：硕士

在市政、地铁隧道施工过程中,爆破、机器运转及开挖地层等均会对洞内空气造成污染,为改善作业环境,保障施工人员的健康,必须采取适当的通风措施。压入式通风是隧道施工中最常用的通风方式。为了改善目前隧道通风效果不佳,优化通风方法设... 详细信息

在市政、地铁隧道施工过程中,爆破、机器运转及开挖地层等均会对洞内空气造成污染,为改善作业环境,保障施工人员的健康,必须采取适当的通风措施。压入式通风是隧道施工中最常用的通风方式。为了改善目前隧道通风效果不佳,优化通风方法设计,以南充-大竹-梁平(川渝界)高速公路华蓥山隧道为工程依托,运用科学的理论分析、数值计算以及现场测试,对压入式施工通风系统关键问题进行了分析。主要对特长公路隧道压入式施工通风一维数值扩散(有毒有害气体)模型、全断面压入式局部施工通风、迎头瓦斯涌出规律、台阶法局部施工通风、瓦斯涌出以及射流风机布置等进行研究,并对隧道爆破后产生的有毒有害气体扩散规律进行了现场测试。得到的主要结论有： (1)基于有限容积法,对特长公路隧道压入式施工通风建立了一维瞬态数值计算模型。 (2)全断面压入式施工通风中,应缩短风管管口与工作面布设距离和提高风管与隧壁附贴程度,但要避免过短的距离或过高的附壁程度所导致较大的压力损失,即保持10～20m,风管在隧壁与拱订安装。 (3)靠近瓦斯迎头涌出面1.0m内的回流区瓦斯浓度梯度很大,回流区瓦斯浓度较射流区浓度高;瓦斯涌出量越大,瓦斯沿顶板逆流距离越远,拱顶越容易发生瓦斯积聚;瓦斯涌出量的大小对原风流流场有一定影响,瓦斯涌出量越小,对风流流场的影响越小;增加通风量能较好地解决工作面瓦斯涌出积聚问题。 (4)台阶法压入式施工通风中,当上台阶长度为5～20m左右时,既能顾及到射流对上台阶掌子面冲击力,又能控制下台阶前涡流区大小及为射流所卷吸的空气量;风管沿侧壁布设且管口至掌子面距离在5～10m左右时,通风效果最佳。 (5)通过现场测试表明：CO和H2S作为放炮作业的主要产物,能够作为判断隧道内污染物状况、研究有毒有害气体扩散规律的控制指标。掌子面爆破之后CO、H2S浓度随着时间规律变化比较明显,扩散呈现出一致的连续性和相似性。CO和H2S扩散由掌子面往洞口方向上峰值越来越小,超过允许浓度的范围的时间越来越长、范围越来越宽,即“中间高、两边低”、“来得快、去得慢”的扩散分布。通风扩散是污染物向洞外迁移的主要动力,污染物扩散的快慢很大一部分由洞内风速决定,因此针对有毒有害气体的公路隧道,应加强通风,适当增加洞内通风量或者风速。

关键词：公路隧道压入式施工通风数值分析有毒有害气体瓦斯积聚现场测试

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