秦岭特长隧道施工通风
特长隧道施工通风设计
秦岭特长隧道长达18456m，是目前我国最长的铁路隧道，设计为两座基本平行的单线隧道，线间距30m，最大埋深1600m。两线隧道纵坡基本相同，进洞后约14.7km范围内为11‰的上坡，然后以3‰的下坡出洞，长度约3.2km，隧道进口高程约870m，出口高程约1025m，I线隧道较Ⅱ线隧道高0.24—0.56m。隧道两端洞口均位于R一500m的曲线地段。
其中I线隧道采用两台敞开式TBM由两端洞口相向施工， TBM未抵达工地前先用钻爆法在两端洞口提前施工预备隧道和出发隧道，进、出口钻爆法施工长度分别为260m和310m，F4断层带及相邻地段400m，待平导贯通后，由平导经横通道提起进入 I线隧道采用钻爆法完成。 Ⅱ线隧道先期在隧道中线位置上修建平行导坑，平导贯通后暂不进行扩挖，应辅助I线隧道TBM进行施工，以解决施工排水、改善施工通风和其它作业条件。待 I线隧道主体工程完工后，再将平导扩建为II线隧道。
1 施工通风设计原则及计算参数的确定
秦岭特长隧道埋深大，地形、地质条件十分复杂，交通不便，设置辅助坑道的条件较差，因此长管路压入式通风和I线隧道与平导互为巷道式通风的方案就成为主要比较方案。
1.1 施工通风控制条件
1.1.1 粉尘浓度：含有10％以上的游离二氧化硅(Si02)的`粉尘应<2mg／m3，含有游离二氧化硅(SiO2)在10％以下时，水泥粉尘≯6mg／m3。
1.1.2 空气中一氧化碳(CO)浓度》0.0024％。施工人员进入开挖面时，浓度可允许到100mg／m3(80PPm)，但人员进入开挖面后30min内，浓度应 30mg／m3。
1.1.3 氮氧化物》0.00025％，重量浓度》5mg／m3。
1.1.4 洞内空气成份(按体积计)，
凡有人工作的地点，氧气(O2)的含量≮20％，二氧化碳 (C02)的含量≯0．5％。
1.1.5 洞内风量要求：
每人每分钟供应新鲜空气≮3m3。
1.1.6 洞内风速要求：
平导及Ⅱ线隧道扩建时洞内风速≮0.25m／s，并≯6m／s； TBM施工I线隧道内最小风速为0.5m／s。
2 2 施工通风设计原则
1.2.1 施工通风方案比选
施工通风方案按长管路通风和巷道式混合通风方案比选。
1.2.2 施工通风阻力的确定
总阻力为风管段阻力和隧道段阻力相加。风管段阻力包括静压损失和动压损失；隧道段阻力包括沿程阻力损失、动压损失和局部阻力损失。
1.2.3 平导掌子面所需风量的确定
平导采用钻爆法施工，其掌子面所需风量应按洞内要求最小风速、洞内人员和一次爆破后炮烟30min排出掌子面进行计算，另外还应考虑洞内内燃机设备的使用所需要的风量。
1.3 施工通风计算参数的确定
1 .3. 1 I线隧道
进、出口工区施工通风长度分别按9500m和8900m计算，用软风管，管节长100m，百米漏风率1％，管道内和隧道内摩阻系数为0.018和0.02，TBM施工所需风量参考国外有关资料，按 22ms／s，风管末端风量为0.5A(A为隧道开挖面积)，即30m3／s。
1.3.2 平导
平导进、出口施工通风长度分别按9500m和8900m计算，采用软风管，管节长100m，百米漏风率为1.3％，管道内和隧道内摩阻系数分别为0.019和0.024。平导钻爆法施工，一次开挖长度按4m计，耗药量为3～4kg／m3(秦岭隧道为硬质岩石，耗药量较大)，洞内施工人员按50人计，并考虑一台170kw内燃机车全时工作。
2 2 施工通风方案选择
2.1 长管路施工通风
即I线隧道和平行导坑各采用洞口压入式长管路通风方案。
2.1.1 I线隧道
经计算，在0～3km时，洞口处需一台风机，3～6km时洞口需二台风机串联，6—9km时除洞口需二台风机串联外，尚需在距洞口3.25km的洞内设一台增压风机，分段长度内的风量、风压等计算结果见表1。TBM自身装备集尘、局扇、冷却系统，其所需风量及功率参考值为：集尘装置10m3／s(90kw)；冷却系统2X 10m3／s(约600kw)。
2.1.2 平行导坑
经计算，平行导坑掌子面所需风量由排出第一文库网一次爆破炮烟所需风量控制，为8.75m3／s(525m3／min)。0～6km时，洞口处需一台风机，6～9km时，洞口需二台风机串联，进口工区超过9km后，需三台风机，分段长度内的风量、风压等计算结果见表1（略）。
2.2巷道式通风
新鲜空气由I线隧道进入，再通过管道分别送到TBM工作面和平导工作面，满足各工作面的要求。I线隧道及平行导坑污浊空气再通过平导排出洞外。在巷道式混合通风方案选择中，就是否使用射流风机进行局部诱导通风做了两个方案。
2.2.1 无射流风机方案
第一阶段，施工通风采用长管路通风，风机台数、风量、风压等计算结果同长管路通风方案。
第二阶段，平导与I线隧道已进入正常施工阶段，形成巷道式混合通风，见图1，供风量为2378m3／min，平导内风速为，I线隧道内风速为0.66m／s，每个口的通风总功率达880kw。
第三阶段，平导贯通后，I线隧道的通风仍借助于平导，供风量为1973m3／min，I线隧道内风速为0.548m／s，每个口的通风总功率达440kw。
2.2.2 有射流风机方案
第一阶段，同无射流风机方案。
第二阶段，I线隧道内和平导巷道通风段设射流风机进行诱导通风，而在靠近两个工作面地段采用局部管道通风，其布置形式见图2。
图1 平行导坑独头6km与I线隧道形成巷道与管道混合式通风(1)
a．MFAl00P2一SC3HSM风机；b．MFAl25P2一SC4HSM风机
射流风机随着平导和I线隧道的掘进，按间距80m左右一台逐渐安装，射流风机通风地段约7．5kin，平导内的射流风机达到25台，I线隧道内的射流风机达到8台，前端的管道通风地段达到近3km，供风量为2378m3／min，平导内风速为2，lm／s，I线隧道内风速为0．66m／s，每个口的通风总功率达1243kw。
第三阶段，同无射流风机方案。
2.2.3 两方案比较
无射流风机和有射流风机两方案在风量、洞内风速上基本无差别，主要差别在无射流风机方案的优点：功率消耗少，相对管理方便，缺点是：需在平导洞口设置风门和通风道。有射流风机方案的优点是：不设风门和通风道，运输安全；缺点是：功率消耗多，射流风机多，易造成管理困难，同时7．5kin长度实现诱导通风还缺少经验。经过综合分析，无射流风机方案较好。
2.3 通风方案的比较
长管路通风方案的优缺点：
图2 平行导坑独头6km与I线隧道形成巷道与管道混合式通风(2)
a．MFAl00P2一SC3HSM风机；b．MFAl25P2一SC4HSM风机；c.TAS6.3—2.3—1射流风机
2.3.1 I线隧道和平行导坑的工作面均为洞外新鲜风送入，各自通风系统互不干扰，通风质量好。
2.3.2 所需功率比巷道式混合通风少，运营管理费用少。
2.3.3 平导独头通风长度长，国内尚无施工经验。
巷导式混合通风方案的优缺点：
2.3.3.1 平导部分地段的污浊空气滞留时间长，同时I线隧道和平导所需风为I线施工运输车辆污染过的空气，通风质量差。
2.3.3.2 消耗的功率较长管路通风方案大，运营管理费用较高，
2.3.3.3 I线隧道和平导为统一的通风系统，哪一个环节出现问题直接影响通风质量，管理较困难。
经比较，长管路施工通风方案技术经济条件较优，故设计采用长管路施工通风方案。 3 结束语
秦岭特长隧道施工通风设计经过近5年的施工考验，在施工中得到了很好的验证。I线隧道出口按设计要求独头施工通风长度达到了7.5km，为中国之最。
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