3.6 一次通风系统

3.6.1 通风系统基本参数

依托工程的TBM施工的洞外气象条件为全年平均温度6.3℃、相对湿度50%、空气密度1.19kg/m ³ 。

TBM的开挖直径为8.53m、开挖断面面积为57.1m ² 。一次通风系统由洞外通风机、风带和风带储存筒组成。一次通风系统风机布置在洞口外部，风带储存筒布置在系统尾部。

依托工程分4段掘进，通风分段亦为4段，最长通风距离为TBM1-1掘进段，其一次通风的长度为11295m。各掘进段对应的通风长度详见表3.6-1。

两台TBM各掘进段施工的一次通风均配置了1台2级SDF型隧道专用变频式轴流风机，其功率均为2×200kW。通风方式均采用压入式，单个一次通风系统的最大通风能力为52.9m ³ /s。一次通风系统的主要技术参数见表3.6-2，风机立面图如图3.6-1所示。

3.6.2 通风计算

通风系统应满足洞内作业人员及洞内内燃机车运行所需的风量，一般情况下，所需的氧气需要，在最长掘进距离时，一次通风系统在TBM后配套尾部断面的洞内回风速度不应小于0.5m/s，当洞内岩体自然温度较高时，风速应适当加大。

1.作业人员所需通风量计算

满足TBM及其后配套系统施工作业人员所需新鲜空气的量的要求。依托工程的TBM掘进机作业时，洞内人数按45人考虑，则作业人员单位时间所需风量Q ₁ 为：

式中：Q ₁ 为洞内作业人员单位时间所需要的风量总量，m ³ /s；m为洞内作业人员数量，个；q _r 为每个作业人员单位时间所需的通风量，m ³ /min，取3。

2.洞内内燃机车运行所需通风量计算

轨行式牵引内燃机车所需风量按每马力4m ³ /min风量计算，则轨行式牵引内燃机车所需风量Q ₂ 为：

式中：Q ₂ 为洞内内燃机车单位时间所需要的风量总量，m ³ /s；n为洞内内燃机车同时运行的最大台数，台，取3；k为内燃机车的同时使用系数，取0.55；q _c 为内燃机车单匹马力单位时间所需的通风量，m ³ /min；P为单台内燃机车的功率，kW/台，取181；ƺ为马力与功率的换算系数，1马力=0.735kW。

3.洞内最小回风量计算

洞内最小回风量（后配套尾部断面，即一次通风系统出口）Q ₃ 为：

式中：Q3为最小回风量，m ³ /s；V _h 为TBM后配套尾部断面的洞内回风速度，m/s，取0.5；D为开挖直径，m，取8.5。

4.洞内所需最小风量计算

洞内所需最小风量Q _n 为内燃机车运行与作业人员所需风量之和与洞内最小回风量中的大值，计算如下：

式中：Q _n 为单位时间洞内所需最小风量，m ³ /s。

5.风机出口所需供风量计算

根据依托工程TBM施工长度和工程的重要性，TBM1、TBM2段独头通风距离分别为11128m、9875m，属长距离通风。拟选用国内外先进技术水平的通风机和通风软管。根据国内外通风机和风管的制造与制作水平，参考招标文件给定的通风系统参数，选取直径为2.2m，单节风带长度为300m，按百米漏风率0.55%计算。TBM1风机出口（即一次通风进口）所需单位时间供风量Q _ck 计算如下：

式中：Q _ck 为TBM1掘进段风机出口所需通风量最小回风量，m ³ /s；c为百米漏风率，取0.55%；L为TBM1段独头通风距离，m；Q _n 为TBM1掘进段风机出口所需通风量最小回风量，m ³ /s。

6.风筒阻力计算

风筒阻力R _Y 为

其中

式中：λ为摩擦阻力系数；v为风筒内空气平均流速，m/s；ρ为空气密度，kg/m ³ ；L为风筒长度，m；d为风筒直径，m。

7.风机驱动功率计算

TBM1段风机驱动功率P为

其中

式中：P为风机驱动功率，kW；k为功率储备系数，取值1.05；R _z 为全压，Pa；η _st 为风机全压效率，取值0.96；R _Y 为风带沿程阻力，Pa；R _J 为风带局部阻力，Pa；R _C 为出风口压力，Pa，取值500。

8.风机选型

结合TBM1段的风机驱动功率计算结果，依托工程的TBM1和TBM2的风机均选择为SDF型隧道专用轴流风机，总功率为2×200kW。

9.风管配置

TBM1段和TBM2 段的通风风管均为塑胶柔性风带，直径为 2.2m。风带直径为2.2m，单节长度为300m。TBM1 和TBM2风带总长分别为11128m和9875m。

风带直径均为2.2m，采用双排挂钩吊挂式。吊钩分别挂在直径为8mm的两根钢丝绳上，钢丝绳轴线间距1350mm。膨胀螺栓为M12×150mm，间距为4m。TBM后配套风带储存仓的容量为300m。

支洞全洞段及主洞 2km风带由罗宾斯提供，其生产厂家为ABC/加拿大，单价为234.83元/m。主洞2km后风带由项目部采购，其生产厂家为昆山科迪通风设备有限公司，单价为210元/m。

风机的生产厂家为法国高杰马（Cogema）公司。风机为免维护型，每2个月加注一次电机专用润滑脂。

每台TBM均分为两个掘进段，设中间转场支洞与检修洞室，为了缩短通风距离，TBM中间转场时，通风系统跟随TBM转场，风机转移至相应的施工支洞口。

3.6.3 通风系统拆卸

TBM掘进任务完成后，主洞连续带式输送机拆除后，进行风带系统的拆除。拆除风机前，首先切断电源，关闭风机电动机，从通风机出口和主、支洞交叉口断开风带连接，在人力资源保证的前提下，可同时进行主洞和支洞风带的拆除作业。风带收卷时应采取防水措施，利用专门制作的风带回收盘卷装置进行风带的收装作业。对于在拆卸过程中受到泥灰和水等污染的风带，应冲洗干净，以利重复使用。收装后的风带应存放至专用材料堆放区，存放时应采取措施防止紫外线照射。

3.6.4 通风系统工作情况

依托工程选用的长距离隧道通风机为国际知名品牌，在依托工程的两台TBM一次通风最长距离的TBM1-1及TBM2-2掘进段贯通前，通风机运行功率分别为满负荷的70%和60%，通风效果良好。风机运行噪声低。风机为免维护型，仅需每两个月加注一次润滑脂，维护成本较低。 anzDj8LKSS0nOVf79e0MKOblWg9b0qRGj4Ph03gKzhAt67EO9iHKzpvgfebSpzzX