隧道口及公路防风雪研究论文

隧道施工通风是整个隧道施工管理工作中极其重要的一个环节, 它不仅影响施工环境质量, 而且也直接关系施工进度。因此, 隧道施工通风应作为一个重要问题而摆在各级施工管理部门的议事日程上, 完善和创新管理模式, 从而使其走向规范化的轨道上, 为确保施工进度, 保障施工人员的健康创造一个良好的施工环境。一、通风方式及其应用1、通风方式分类通风方式根据隧道长度、施工方法和设备条件确定,分为自然通风和机械通风两种。自然通风既利用隧道内、外的大气压差进行通风,无需机械设备;机械通风是采用风机为动力,配以风筒送、排风的通风方式(压入式通风、抽出式通风、混合式通风)。机械通风两种基本方式(压入式通风和抽出式通风)见隧道施工基本通风方式图(图1);混合式通风是两种基本通风方式相配合使用,分为长压短抽式、长抽短压式(前压后抽式、前抽后压式)。各自的适用性及优缺点如下表1。2、通风方式选择要点通风方式的选择应针对污染源的特性进行,在选择时应注意以下几点:（1）自然通风因其影响因素多、通风效果不稳定且不易控制,尽量避免使用。故除短直隧道外,有轨运输隧道宜采用吸出式或混合式通风,无轨运输隧道宜采用压入式或变换式通风。（2）压入式通内能将新鲜空气直接输送至工作面,有利于工作面施工,但污染空气将流经整个坑道,若采用大功率、大管径设备,该通风方式适用范围较广。（3）吸出入通风的风流方向与压入式相反,但其排烟速度较慢,且易于在工作面形成炮烟停滞区,故一般很少采用,因此,常在工作面处另设局扇以构成混合式通风系统。（4）混合式通风具有压入式和吸入式的优点,但管路、风机等设施增多,在管径较小时可采用,若有大管径、大功率风机时,其经济性不如压入式。（5）有平行导坑施工的隧道应采用巷道式通风,其通风效果主要取决于通风管理的好坏。二、施工通风控制条件1、粉尘浓度含有10% 以上的游离二氧化硅( sio2) 的粉尘应小于2mg/ m3, 含有游离二氧化硅在10% 以下时,水泥粉尘不大于6mg/ m3。2、一氧化碳的浓度根据有关规范规定: 空气中一氧化碳体积浓度不大于0. 0024% , 施工人员进入开挖面时, 浓度可允许到100mg/ m3( 称为进入浓度) , 但施工人员进入开挖面后30min 内, 浓度应小于30mg / m3 ( 称为允许浓度) 。但规范并未对柴油机进洞后的co 浓度做出单独规定, 因此, 在实际施工中, 常常不分情况一律采用允许浓度30mg/ m3。笔者认为, 关于开挖面co的浓度问题应主要根据出碴运输方式来确定。若采用有轨运输, 则完全可以避免废气的生成, 那么在通风量计算中, 由于爆破时所产生的废气浓度随时间的增加而减少。一般采用进入浓度100mg/ m3, 并在进入后废气浓度降至30mg / m3。而当采用无轨运输时, 洞内使用的内燃施工机械排放出大量废气,这时, 废气浓度的特点是开始逐渐上升, 经过一段时间后相对稳定在最大值数小时, 出碴结束后废气浓度逐渐减小, 因此, 不能再采用允许浓度30mg/ m3,参照国外及我国冶金矿山安全标准采用进入浓度125mg/ m3, 允许浓度62. 5mg/ m3 较合适。同时考虑到在全隧道实行同一标准的难度, 应对隧道内的不同地段实施不同的标准。笔者认为对隧道内主要施工地段采用co 允许浓度, 对于其他地段采用co进入浓度。从而在保证满足施工环境的前提下, 减少需风量, 降低施工成本。3、氮氧化物浓度一般要求氮氧化物的体积浓度不大于 , 重量浓度不大于5mg / m3。4、洞内空气成分( 按体积)凡有人工作的地点, 氧气的含量不小于20%,二氧化碳的含量不大于0. 5% 。5、洞内风量要求每人每分钟供应新鲜空气不小于3m3。6、洞内风速要求一般要求洞内风速不小于0. 25m/ s, 且不大于6m/ s。三、施工通风量计算在隧道施工通风量计算方法的研究中, 出现了多种不同的观点, 提出的计算方法也各不相同。根据我国多年来隧道施工经验, 洞内供风量的计算应从以下三个方面通盘考虑, 分别计算出各种情况下的通风量, 取其最大值即为工作面所需风量。1、按洞内同时工作的最多人数计算根据洞内工作面施工人员人数及洞内风量要求, 一般采用下式计算通风量:q= 式中: q 为洞内通风量, ( m3/ min) ; q 为每人每分钟呼吸所需空气量, 通常取q= 3m3/ min; m 为洞内同时工作的施工人员数量; k 为风量备用系数, 一般取k= 1. 15。2、按压入式通风降低有害气体浓度计算根据压入式通风把工作面爆破产生的有害气体浓度降至允许浓度, 一般采用下式计算通风量:式中: q 为洞内通风量, ( m3/ min) ; t 为通风时间( min) ; g 为一次爆破的最大炸药量, ( kg) ; a 为巷道横断面积, ( m3 ) ; l 为临界长度, ( m) , 根据l =12. 5gbk/ ap2 计算, 其中k 为系统扩散系数, 与风管口距工作面的距离及风管直径有关; 7 为与巷道潮湿情况有关的系数, 一般可取0. 3; b 为炸药爆破时的有害气体产生量; p 为风管的漏风系数, 根据p=计算, 其中l 为通风距离, p100 为100m 漏风率。3、按洞内允许最小风速计算根据施工通风时, 洞内允许最小风速计算通风量时, 按下式计算:q= 式中: q 为通风量, ( m3/ min) ; v 为最小允许风速, ( m/ s) , 取0. 25m/ s;a 为巷道横断面积( m2)四、通风设备的配置根据施工通风方案, 施工通风长度, 通风管节长及百米漏风率等参数, 经计算确定所需风机的类型及数量, 尽量选用风量大, 风压高, 适用于长距离及大风管送风, 低噪声的风机。目前, 长大隧道的施工通风多采用长管路通风方式, 风管的质量好坏和适用性对通风效果会产生明显影响。风管有软管和硬管两种, 从技术和经济角度来看, 软风管一般优于硬风管。在选择风管时应考虑其漏风率、阻力大小、接头气密性、变形大小、安装条件等方面的因素。风管的直径应根据巷道断面, 通风量和风管长度综合考虑确定。五、施工通风管理根据实际调查了解, 多数施工单位对施工通风工作不够重视, 施工环境质量及施工环境卫生意识淡漠, 加之缺乏专门的通风技术和管理人员, 造成通风效果不良, 形成开挖、运输与通风不协调, 甚至严重影响施工进度及施工人员的身体健康。有时尽管许多工程为取得良好的施工通风效果而组织了通风技术服务, 但是, 由于技术和管理等诸方面的原因,良好的通风系统得不到好的通风效果。因此, 应在强化施工环境质量意识的同时, 切实加强通风系统的管理, 落实通风费用, 保证风机正常运转, 爆破后及时送风, 及时按要求挂接风管并修补破洞, 充分发挥通风系统的整体功能效应作用, 为施工创造一个良好的环境条件。更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作，提升中标率，您可以点击底部官网客服免费咨询：

深埋隧道工程的灾害地质问题论文

摘要 ：在进行深埋隧道工程施工过程中，由于洞程较长，洞深埋设较大，地质条件较复杂，在施工时，如果处理措施不当会出现高地温、岩爆、高压涌水等问题。鉴于此，以实际工程为例，对深埋隧道工程主要存在的灾害地质问题进行了分析和探讨，保证了施工的顺利进行，以期为类似工程提供参考与借鉴。

关键词 ：深埋隧道工程；灾害地质；高压涌水

1工程概况

太行山高速公路邯郸东坡隧道位于武安市岭底村南、七水岭村东、涉县东坡村东北处。隧道为分离式特长隧道，隧道工程总施工长度为3134m。左幅为ZK38+624~ZK41+740，长3116；右幅为K38+642~K41+776。最大埋深为176m。本文以此工程为例，对深埋隧道工程主要灾害地质问题进行分析和探讨。

2深埋隧道中的高地温难题

深埋地下隧道的工程中，地质问题是需要进行探索和研究的关键领域，最先要通过预测天然地温，一旦地温超过30℃一般将其称之为高地温。高地温不仅会恶化深埋隧道作业的环境，还会严重降低工人的劳动生产率，甚至会对现场施工人员的生命造成极大危害。此外，对深埋隧道施工材料选取的难度也相应增加[1]。然而，地温值是随着地下工程埋深在不断变化的，但地下工程的最大埋深和地温值的增加关系不是呈线性的，因为造成这种深埋隧道中的高地温问题的原因主要是地下水活动以及近期岩浆活动中放射性生热元素含量较高等。

3深埋隧道与岩爆的高地应力问题

在深埋地下隧道的工程中，其中一个突出的地质难题就是岩爆问题。地下隧道工程埋得越深，其地应力就会越高。深埋隧道工程和近地表工程的不同之处除了具有较高的水平构造应力外，最主要取决于围岩出现的高地应力。它不仅在硐侧壁引起高压应力，还导致硐顶部出现高拉应力，这样会导致硐室围岩不稳定，埋下隐患。由于高地应力的存在，一些黏性土含量较高，而硬岩含量较低的围岩就会产生被塑性挤出的可能。高地应力不断释放，地下隧洞就会发生变形，往往会出现隧洞短时间内突然变小的异常现象。就好比从掌子面距离正洞30m开始，洞身变形的长度有40m，起初的支架保护结构破坏就会非常严重，通过测量计算，隧洞拱顶的下沉在10~20cm之间，隧洞的拱脚和边墙也出现不同程度的挤压和移位，甚至还有混凝土开裂的情况[2]。这时就需设计一套科学有效、刚柔结合、综合治理的施工方案。为克制高地应力，考虑使用约1万根超长锚杆，要求总长超过11×104m，把地下隧洞中的断面改成环形成拱，做到先柔后刚、先放后抗的设计要求。岩爆受影响的原因有地震爆破，也有相邻岩爆或机械等外因动力的振动，但其中影响岩爆的最基本原因是岩石的结构特征。经过大量的数据分析发现，岩石颗粒排列呈定向排列还是随机排列，岩石是胶结连接还是结晶连接，是钙质胶结还是硅质胶结，这最终关系着岩爆烈度的强弱。例如：（1）随机排列的花岗岩、闪长岩等岩石的岩爆烈度，会比片麻岩、花岗片麻岩、糜棱岩等具有定向排列的围岩颗粒更强一些；（2）结晶连接的深层岩浆岩石中的岩爆烈度比胶结连接的沉积岩强；（3）具有硅质胶结岩石的天生桥二级水电站引水隧洞比关村坝的隧道中钙质胶结岩石的爆烈度强。

4深埋隧道中的高压涌水难题

深埋地下隧道的施工过程中，除了高地温以外，涌水问题也成为隧道运营中亟待解决的又一难题。由于地质条件复杂，隧道通过的地段会挖掘出很多水流量大的地质单元，一般就会出现涌水量大或水头压力高的情况。地下水水压在深部岩体中极高时，就会导致岩体水力劈裂。这就说明在高水头压力的作用下，在岩体的突水点附近，岩体断续裂隙、裂缝是朝着某个方向的，受网状交织的构造裂隙影响，经过融合后发生扩展的裂隙、空隙最终张裂开来。随着隧道深部岩体涌水量越来越大，地下水水压越来越高，会导致深埋隧道工程围岩水力劈裂。一旦出现水力劈裂的情况，就会迅速连通裂隙，空隙的张裂程度就会越来越大，涌水的渗透力会越来越强。再加上动水压力的影响，裂隙会再扩展，而使在裂隙面上的充填物发生剪切变形和位移。不论是在深埋隧道工程中还是在浅埋隧道中，容易发生的地质灾害主要表现为断层破碎带，岩体不整合接触面和结构不利组合段造成的塌方、地震，还有瓦斯爆炸、有害气体以及溶岩塌陷、泥屑流等[3]。其中，瓦斯爆炸主要指甲烷CH4在相对封闭的煤系构造地层中，由冲击波的产生、剧烈的氧化作用而导致的爆破，其灾害性极强。

5基岩裂隙水

基岩裂隙水的含义

只有储存在坚硬岩石裂隙中的非可溶性地下水，才被统一归纳在基岩裂隙水的`传统范畴中，根据含水介质的基础特征，可以将地下水分为空隙、裂隙、岩溶3种，但并非在地下水、岩石以及岩石中的空隙这3者之中产生对应关系。贮水空隙系统具有双重空隙介质，在地下水勘探中，关于贮水空隙类型还探索到了新的领域。基岩裂隙水主要存在于受符合地质构造条件的属坚硬或半坚硬的岩石所控制的以裂隙为主的贮水空间，是具有运动、富集规律的地下水。不管是溶蚀裂隙地下水在可溶性岩石中的部分，还是孔隙裂隙水中的半坚硬岩石，都属于基岩裂隙水，而它与其他类型地下水的基本区别，关键在于是不是受地质构造因素的严格控制。岩石含水的裂隙有成岩裂、构造裂和风化裂，主要是依照它的成因来划分的。如果非要与风化裂隙水和成岩裂隙水作比较，那么水源集中、水量较大的必定是构造裂隙。

基岩裂隙水的特点

由于主控因素作用，不同的蓄水构造中分布、富集基岩裂隙水的基本规律和决定主控的因素也基本相同，具有独特的分布和运动规律。我国基岩裂隙水富集的基本特色理论就是蓄水构造系统，其主要特点如下。（1）基岩裂隙水具有复杂多样的埋藏和分布形态。将储存、运移基岩裂隙水的空间和通道，叫做岩石裂隙。基岩裂隙的大小和基岩裂隙的形状，以及控制埋藏和分布裂隙发育带的产状，都是受地质构造、地层岩性、地貌条件等影响的。埋藏、分布不均匀的基岩裂隙水，大多具有不规则的含水层、多种多样形态、分布呈带状的特点[4]。比如用脆性和塑性这两种地层做比较，会产生较强的赋水性。若裂隙发育在褶皱构造中，像褶皱轴、转折、背斜倾伏等处，富水段的形成就会比较容易，而压性断裂破碎带中的赋水性是比较差的。（2）复杂的基岩裂隙水中，由于储存空间中不均匀的介质，埋深程度不同的同一含水层，其地下水的运动状态也各有不同。对于岩石中所要形成和分布的空隙，最基础的因素是地质构造，主要表现在：岩石裂隙的发育和裂隙水的储存都是受地质构造和地层岩性所影响，其中，基岩裂隙水的运动规律也被地质构造所牵制。由于地下水面的不同，即便是在基岩相同的裂缝水中，也是有时而出现无压水，时而出现承压水的情况[5]。层流、管道流、紊流、明渠流水是在岩石裂隙、溶洞的特殊形态作用下形成水运动的不同状态，因此，基岩裂隙水的不均一性以及强烈的方向感，是导致裂隙岩体的透水复杂多样、不具有规律性的根本原因。

6结论

在深埋地下隧道的工程中，比较突出的几大地质难题包括高地应力及岩爆问题、高压涌水突水问题、高地温问题等。此外，还有像地震震害、瓦斯有害气体爆炸以及涌水突泥、围岩塌方、岩溶塌陷、泥屑流等。于是，在这个复杂的、系统的深埋隧道工程中，关于灾害地质的研究，对隧道工程能否顺利开展是关键的一步，在隧道工程施工前应按照隧道工程的各方面具体情况，采取有效、有针对性的防御措施。

参考文献：

[1]重庆交通科研设计院.公路隧道设计规范：JTGD70—2004[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2]上海市隧道工程轨道交通设计研究院，清华大学.隧道工程防水技术规范：CECS370—2014[S].北京：中国计划出版社，2014

[3]孙赤.锦屏二级深埋隧道大理岩段突水破坏机理研究[D].成都：成都理工大学，2014.

[4]王洪新.土压平衡盾构刀盘开口率选型及其对地层适应性研究[J].土木工程学报，2010（3）：88-92．

[5]武力，屈福政，孙伟，等.基于离散元的土压平衡盾构密封舱压力分析[J].岩土工程学报，2010，32（1）：18-23．