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1、高寒高海拔高速螺旋式隧道施工中空气质量控制一、工程概况：卧龙沟1号隧道穿越甘肃，青海两省交界，位于青藏高原向黄土高原过渡地段，海拔为2897-3195m之间，地质条件复杂，受地形影响，采用螺旋型隧道，本隧道为西北首条高寒高海拔高速螺旋型隧道，总转角近220,曲线最小半径为700米。集中升坡，进出口高差达58mo该隧道为分离式隧道，右线起讫桩号K6+008-K8+562.63,长2554.63m,纵坡采用2.3%的单向坡；左线起讫桩号为ZK6+062-ZK8+688,长2626m,纵坡采用2.2%的单向坡。隧道进出口洞门采用端墙式洞门。隧道围岩等级长度左线为：V级1074米,IV级1217,IH
2、级323米；右线为：V级1062米，IV级1171,HI级320米。二、小组简介：为了保证高寒高海拔高速螺旋隧道通风质量，大循总监办与2015年4月26日成立了卧龙沟隧道通风质量管理小组，并积极开展了“高寒高海拔高速螺旋隧道通风质量控制”的QC活动。并于2015年11月28日完毕课题任务。QC小组概况详见表1：小组名称山西省交通建设工程监理总企业大循项目部高寒高海拔高速螺旋隧道通风质量控制QC小组组建日期2023年4月课题注册号小组构成以现场监理人员为主平均TQC受教育时间100小组课题高寒高海拔高速螺旋隧道通风质量控制课题类型现场型活动次数12活动时间2015/4/26至2015/11/20
3、出勤率100%姓名性别年龄职务小组分工杨军男企业副经理组长王晋朝男项目总监副组长程卫刚男40驻地监理组员张跃军男42隧道监理工程师组员王卫东男45隧道监理工程师组员夏正年男45现场监理组员刘晓鹏男32现场监理组员潘国栋男31现场监理组员三、选题理由隧道作业的环境规定隧道开挖采用钻爆法施工，洞内采用无轨装渣、无轨运送施工措施，在这种条件下，通风排烟除尘是首要处理的问题，而螺旋式隧道由于平面曲线与纵向高差的J存在，尤其是进口上坡洞，再加上处在高原地区，施工通风成为工程中的一种重点难点，只有完善通风方案，加强隧道通风管理，才能保证隧道内空气质量符合原则，才能为施工人员，作业人员的职业健康安全提供保障
4、，才能为项目减少成本，提高经济效益，才能有助于监理工作的开展。项目业主对施工作业环境的规定，保证施工现场作业环境到达国家规范规定的空气质量原则减少和防止职业病。项目监理的目的3T树立我司的企业品牌形象，发明优质服务；3-2消除由于作业环境差引起的不安定原因而导致的质量隐患和质量事故。4、监理服务目的H勺技术积累4T保证我司在青海口勺“AA”信誉评价，开拓监理市场积累监理经验，提高监理人员的管理水平、服务能力，为相类似的监理工作提供技术基础。现实状况调查2023年11月，QC小组针对目前隧道施工的现实状况、作业环境的空气质量、以及海拨高度与大气压力关系，采用既有通风方案的缺陷及成本进行了初步的调
5、查、分析记录。海拨高度(m)与大气压力(kpa)关系图表海拨高度(m)16002023260030003200340036003800400044005000大气压力(kPa)6.1195.8455.4235.1585.0314.9034.7764.7764.5314.3053.97247隧道施工进度、内部环境，线形。卧龙沟1#号隧道进口自2015年04月26日，出口自2014年11月28日，开始施工。进口方向通风由于处在上坡段，左洞纵坡2,2%,曲线半径，R=1255m,右洞纵坡2.3%,曲线半径R=1288m,增长了排烟通风的难度，出口方向通风曲线半径R=700m.风损更大，总监办对项目部
6、编制施组中的!通风方案进行了审核，经对比分析采用如下方案。第一阶段：隧道在掘进600米以内时采用两台IlOKW轴流式通风机，采用串联压入式通风，风管直径160Onim,拉链式安装。第二阶段，隧道掘进到6001000米时在洞内增长1台UOKW轴流式风机作为接力式风机，第三阶段掘进不小于100O米时采用永久实行与临时设施相结合安装洞内射流风机。4.2目前采用的通风方案及计算过程隧道施工中口勺重要污染源和通风防尘原则1、隧道施工中的重要污染源有如下几项：爆破产生的炮烟；柴油机产生的I废气；车辆行驶产生的粉尘。2、通风防尘原则有害气体浓度容许值：a.CO最高容许浓度为30mg/m3；b.CO：按体积应
7、WO.5%；c.NO：浓度应5mgm3;空气粉尘容许含量：含10%以上游离Si02的粉尘应W2mg/m3；最低的排尘风速应0.15m/s;洞内气温应W280Co通风方式施工通风根据公路隧道施工技术规范和隧道长度、断面大小、施工措施、施工设备配套等综合考虑，通风方案根据掌子面距洞口距离分阶段制定，本隧道拟采用取压入式通风方式。风量和风阻计算施工通风所需风量按洞内同步工作的最多人数、洞内容许最小风速、一次性爆破所需要排除的炮烟量和内燃机械设备总功率分别计算，取其中最大值作为控制风量。重要计算参数洞内同步工作最多人数按50人/工作面考虑；洞内容许最小风速Vmin=O.15m/s；洞内每人供应新鲜风4
8、m3min;内燃机械设备作业供风量3m3（minKW）；风管平均百米漏风率为0.01,风管摩阻系数为0.01。重要计算公式洞内最多人数控制风量：Ql=4*k*m（4一洞内每人每分钟供应新鲜风量、k风量备用系数1.151.25、m一洞内同步工作最多人数；最低容许风速控制风量：Q2=60*S*V（60-分钟与秒的换算、S一断面面积、V-最低容许风速）一次性爆破所需要排除的炮烟量：Q3=7.8t.3/A（S1.）2（t一通风时间、A-一次性装药量、S一断面面积、1.一通风段长度）内燃机械设备总功率控制风量：Q4=W*0.7*3（W内燃机总功率、0.7机械设备运用率、内燃机械设备作业供风量）洞口风机风
9、量：Q=QlnaX/（1-B）1./100（B一百米漏风率）风压计算公式：风机有足够的风压克服管道阻力hh阻H阻=Eh动+Eh沿+Eh局（h动一管口动压一般按50pa考虑、h沿-沿程压力损失、h局-为沿程压力损失的10%）风机、风管选型通过计算，决定选用天津风机厂生产TZ63T2.5型子午加速风机（风量：1800m311ir,全压2800Pa,电机功率IloKW）及巾1.6m通风软管（全断面衬砌台车上加工固定钢管，软式通风管过台车时由此换接渡过）。压入式通风系统设置洞外通风机安装在洞外，通过风管向洞内压入通风；洞内设置一台风机与洞外通风管串联，对通风管内空气进行加压送学子面。沿线每隔100On
10、I安装一台射流风机辅助通风，加速洞内浑浊空气排出。通风布置见下图。第一台风机安设在距洞口203（处，第二台风机安设在进洞800米处。在第一台风机800m出风口处采用薄铁皮加工一种与风带直径相似长度2.Om勺圆筒，圆筒与第二台风机进风口距离为1.52.2m（该范围为通风真空地带,根据现场实际状况,可以进行调整），从圆筒压进来的新鲜空气被第二台风机吸入，送到工作面，新鲜空气将浑浊的空气逼出洞外。隧底A处连接图由于隧道施工采用的内燃设备较多、功率较大，运送车辆排放!勺尾气量很大，隧道开挖产生的有害气体和粉尘也较多。为了防止对施工人员和大气导致危害，对洞内排出的污风进行空气质量监测，假如发现不符合排放
11、原则，及时采用有效的处理措施，以满足环境保护的规定水幕降尘器降尘。水幕降生器具有喷水颗粒细，产雾量大，可以封锁整个隧道断面,除降尘外还可以吸取易溶于水的有害气体（SO2、NH3等）。在距工作面40m距离设置三道水幕（每道水幕间距5m）,水幕降尘装置安在边拱上，爆破后5min打开水幕开关，降尘20min左右停止。水幕布置示意图4.3、 作业环境的空气质量。爆破后通风前，通风后的两组数据，出港过程中空气质量检测数据。隧道内尘毒监测记录（爆破后通风前）监测部位掌子面监测指标COS02NON0202CH4湿度温度游离Si02结论K7+200253.22.82.216无78241.8不合格K6+8002
12、02.22.41.818无70221.6不合格K6+400151.81.61.619无7；）221.4不合格隧道内尘毒监测登记表（爆破后通风3011in）监测部位学子面监测指标COS02NON0202CH4湿度温庆游离Si02结论K7+200251.12.01.218无76191.4合格K6+800200.72.21.021无68201.2合格K6+400150.60.90.820无72220.6合格隧道出渣过程中空气监测部位掌子面监测指标COS02NON0202CH4湿度温度游离Si02结论K7+200231.01.81.120无76201.0合格K6+800180.52.00.921无68
13、210.9合格K6+400150.50.70.723无72220.4合格4.4、 采用既有方案的缺陷及成本。采用既有的通风方案耗电量大，通风耗时长，人工成本高且通风效果不好。影响施工进度。活动目的1 .通过选择最佳的通风方案，减少风损、减少风阻、提高通风效果，2 .缩短通风时间、减少施工成本，使得工作环境空气质量短时间内到达规定目的I,利于发明优良工程。可行性分析1 .有利条件：a有丰富的工程施工经验，优秀的专业监理队伍，b隧道渗水大有助于降尘。2 .不利条件：a隧道长，需投入的人力物力时间较长,b安全隐患多。六、原因分析目时确定后，QC小组通过广泛搜集通风班组及现场各方意见，并召开专题会议针
14、对现场实际状况，进行分析，绘制效果分析图如下：高寒高海拔高速螺旋型长大隧道通风效果高寒、高海拔、高速螺旋型隧道长度大支口高寒高海拔高速螺旋型长大隧道通风效果七、要因确认根据QC小组对现场的观测、分析、得出几条对高寒、高海拔、螺旋型长大隧道通风效果的影响原因，并形成要因确认表:序号原因原因分析结论1通风设施未严格按照工艺原则操作现场管理力度不够、原则规定执行差2通风管的维修保养不到位通风班人员工作责任心不强，人员配置局限性3保护通风设施H勺意识不强、施工过程中损坏通风管对作业人员的管理不到位、思想教育不够，保护成品意识不强，工人在施工过程中不注意保护现场通风设施4内燃机械产生大量污浊空气多台大功
15、率内燃机械工作排放大量的尾气，机况不好或维修保养不力，将会排放更多的废气5通风软管风损、风阻大软式通风管所受的通风损失和局部阻力，尤其对于螺旋隧道明显增大6风口或接头不严风管与风机接头、风管拉链式接头处不严导致一定的风量损失7管道式通风方案通风效果重要取决于风机选型和采用方式8钻爆法开挖爆破作业中产生大量的粉尘和炮烟9高寒、高海拔大气压力减少、氧气含量减少、内燃机械降效，故对总风量规定大冬季通风影响洞内温度，必要时采用升温措施10洞内文明施工洞内路面粉尘多，车辆行驶过程带起的扬尘11二衬台车的制约二衬台车使该处的通风净断面减小，通风管穿过形成俩处拐弯，不利于排烟12隧道长度大且为螺旋式（平面为
16、曲线、纵向降高差）需要通风的巷道长度大，平曲线增大风管风阻、风损，上坡洞排烟难度增大，通风时间长要因：非要因：八、制定对策QC小组通过对上述几项要因进行专题研究，制定了如下对策:对策表序号原因采用措施负责人时间1通风设施未严格按工艺原则设置加强工艺原则的交底和培训教育，加强现场管理的I力度，维护工艺原则的严厉性2内燃机械产生大量污浊空气定期对挖掘机、装载机及运送车辆进行检修，加强保养，保证机况良好，在内燃机尾气排放口安装净化妆置，最大程度减少废气排放量3钻爆法开挖产生粉尘与炮烟合理减少一次装药量，设置水幕降尘器，用于放炮后的封闭隧道断面和喷雾洒水、冲洗岩面，减少粉尘4管道式通风方案根据通风效果
17、及进度状况确定分阶段通风方案实行的时间，及时实行5二衬台车的制约采用在台车上设置硬质管，台车两头采用可调整长度的伸缩风管过度，减少风阻、减少风损，同步在该处增长两台射流风机，加速该处的风流6隧道长度大且为螺旋式（平面为曲线、纵向降高差）增大风压，采用洞口2台风机串联，尾段永临结合混合式通风，风管吊挂平直，拉紧吊牢，不出现褶皱，定期测试通风量、风速、风压，检查通风设备的供风能力和动力消耗九、对策实行根据对策表中的措施，由对应负责人负责实行，组长、副组长监督执行状况，并在预定日期内完毕。实行一、为提高通风管敷设的I质量，规范施工行为，组织通风班组人员重新进行培训，把通风管规范敷设的重要性加以宜贯，
18、并对施工措施、工艺原则规定再次交底，使每个人明确工作的原则和做好此项工作的重要性。同步加强现场管理，制定奖罚措施，让班组的效益与工作质量挂钩，加强操作人员的责任心。实行二、加强挖掘机、装载机及自卸车等多种内燃机械的平常保养工作，定期进行检查维修，保证机况良好，并对内燃机进行改良，设置净化妆置，净化排放不达标的机械不得进洞，尽量减少废气的排放量。实行三在满足规定的前提下合理减少一次装药量，减少由于爆炸分解的一氧化碳、二氧化氮。设置水幕降尘设备，用于放炮后装渣中封闭隧道断面和喷雾降水，冲洗岩帮，以减少粉尘减少污浊空气。实行四、根据通风效果及进度状况，加强通风效果监测，确定分阶段通风方案实行的时间，
19、及时根据实际状况调整实行。实行五、由于二衬台车的影响，通风管通过此处时，弯度较大，风阻大，风损大。因此在台车上要设置硬管通过，两头设置可调长度的伸缩管平顺过度，以减少风阻减少风损。实行六、增大风压，采用洞口两台风机串联，中间风机接力，尾段永临结合混合式通风，风管吊挂平直拉紧吊牢、不出现褶皱。定期检测通风量、风速风压，检查通风设备的供风能力和动力消耗。十、效果检查10.1空气质量卧龙沟1#隧道洞内空气质量检测H勺成果表明，采用新的通风措施，效果明显。隧道内空气质量符合公路隧道施工技术规范JTGF60-2023中表-1和表13.0.1-2口勺规定规定。表-1工作场所空气中有毒物质容许浓度（mgm3
20、）中文名(CASNo.)MACTWSTE1.二氧化氟510二氧化硫510二氧化碳900018000一氧化氯1530一氧化碳非高原2030高原海拔2023300Om20海拔300Om15注IMAC.时间加权平均容许浓度（8h）,TVVA.最高容许浓度，指在一种工作日内任何时间都不应超过的浓度；STE1.-短时间接触容许浓度（15min）.表-2工作场所空气中粉尘容许浓度（mgm3）中文名(CASNo.)TWASTE1.白云石粉尘总尘呼尘84108沉淀SiOM白炭黑）（总尘）510大理石粉尘总尘呼尘84108电焊烟尘（总尘）46沸石粉尘（总尘）510硅灰石粉尘（总尘）510硅藻土粉尘游离SKh含量
21、V10%（总尘）610滑石粉尘（游离Si2含量V10%）总尘呼尘3142煤尘（游离SKh含量vo%）总尘46呼尘2.53.5膨胀土粉尘（总尘）610石膏扬尘总尘810呼尘48石灰石粉尘总尘810呼尘48石墨粉尘总尘46呼尘23水泥粉尘（游离SKh含量V10%）总尘46呼尘1.52炭黑粉尘（总尘）48矽尘总尘含10%50%游离SiOz的粉尘12含50%80%游离SiOz粉尘0.71.5含80%以上游离SiOz粉尘0.51.0呼尘含10%50%游离SiO20.71.0含50%80%游离SiO20.30.5含80%以上游离SiO20.20.3其他粉尘810注，1.MAC-时间加权平均容许浓度（8h）
22、;TWA-最高容许浓度，指在一种工作日内任何时间都不应超过的浓度；STE1.短时间接触容许浓度（15min）.2. “其他粉尘”指不具有石棉且游离SiO?含量不低于10%,不具有毒物质，尚未制定专题卫生原则的粉尘.3. “总粉尘”指直径为40mm的滤膜，按原则粉尘测定措施采样所得的粉尘。4. “呼尘”即呼吸性粉尘，指按呼吸性粉尘采样措施所采集的可进入肺泡的粉尘粒子，其空气动力学直径均在7.07um如下，空气动力学直径5um粉尘粒子的采样效率为50%.10.2 社会效益通过QC小组In活动，卧龙沟1#隧道内的空气质量在短时间内到达规范规定并能持续保持良好状态，为洞内日勺施工作业人员的职业健康安全
23、提供了有力的I保障，多次受到建设单位和其他外部单位的I好评。10.3 经济效益卧龙沟1#隧道采用永久设施与临时设施相结合的方案后，可节省采购临时射流风机数量6台，按市场价每台20230元计算，可节省设备购置费120230元，施工中的维护费30000元。既缓和了流动资金的）压力又节省了施工成本H一1、巩固措施11本隧道通过各项措施的I实行，通风效果和通风质量有了很大的改善。QC小组将多种处理措施、施工工艺、经验得失进行了全面的归纳和总结，形成了大循高速公路高寒高海拔螺旋式隧道卧龙沟I#隧道施工通风技术。11.2通过这次QC活动，卧龙沟1#隧道施工环境中的空气质量有了明显的改善，在通风管理方面积累
24、了许多宝贵的经验，获得了良好的社会效益。在项目办、建管局的多次检查中受到了各方的好评。十二、总结和下一步打算12.1通过本次活动，使小组组员的参与意识，管理能力得到了深入的提高，处理问题的信心也深入加强，让人感受到了团体的巨大力量。QC小组活动到达了预期设定的目的。小组自评通过小组活动后，小组组员各方面口勺能力得到很大提高，为此后更好的开展QC活动积累经验，详细见表:小组活动自我评价表小组自我评价表活动前活动后QC应用能力25团体协作能力24.5质量意识35专业知识能力25问题处理能力2612.2下一步打算本次活动很好的处理了高寒、高海拔、高速螺旋式隧道施工中日勺通风质量控制问题，此后我们将继续坚持通过QC小组活动来处理工程中碰到的多种难题，在保证工程质量安全的同步获得更大更好的经济和社会效益。
