摘要：本文以某项目实例为研究背景，对小断面长距离水工隧洞施工通风的设计与布置要点研究，希望通过分析论述，可以给相关工作人员提供参考。
关键词：小断面；长距离；水工隧洞；施工通风；设计；布置
0引言
水利工程使我国当前重要的民生工程之一，对我国基础设施建设起到重要作用，其中小断面长距离的水工隧洞是工程建设中不可忽视的重点和难点之一，对施工技术的要求相对较高。通过施工技术的合理应用，隧洞工程的通风质量得到显著改善，施工的稳定性和安全性得到进一步提升。
１ 工程相关情况概述
本项目引水工程隧洞总长度达到 12.14千米，长隧洞总共有A,B两段，其中A段全长2401m,B段全长达到 3348 m。城门洞型隧洞，层状泥岩且局部涌水，在施工过程中具有一定的难度。首先，隧洞断面较小，难以实现全面机械化作业，隧洞内部空间狭小，配套物资设备占据较大空间，循环作业功效低下；其次，单口通风本身需要保持较长距离，受地质条件影响掘进难度进一步加大，掘进速度难以保证。为了确保掘进工作顺利进行，需要对隧洞通风设计进行重新布置和规划。
2小断面长距离水工隧洞施工通风系统构成特征
在隧洞工程施工方面，小断面长距离隧洞是施工过程中需要进一步合理探求的要点和重难点之一。小是指隧洞本身较为狭窄，相关大型机械设备无法顺利进入隧洞，只能采取钻爆或小型机具开挖的方式进行作业；长是指现场的运输距离相对较长，而且通风、排水以及电力施设现场布置的距离较长 [1] 。在隧洞开挖施工过程中，小断面隧洞对“三管两线”布置影响较大且对隧洞内部出渣和通风等带来显著影响，再加上运输车辆距离通风管间距较小等因素，导致施工期间通风管受损的几率较大，维护成本高工作效率低。因此，需要对电缆和照明设备等进行进一步优化设计，通过降低相应能耗来提高功效，提升隧洞内部空气质量，使施工的安全性和稳定性得到全面有效的保障 [2] 。
3 通风方案的确定
一是根据工程的设计方案进行分段设计的方式，采取分段模式进行通风；
二是在不同阶段设计通风时，都需要采取管道压入的方法，如果这一方法没有起到预期作用，则需要进一步增加风机数量；
三是如果需要通风的地段本身距离较长，那么在进行风筒选择时可以采用直径较大的，结合本隧洞工程的结构断面以及内部空间较为狭窄不宜布置大口径风筒，在对风筒选择上直径不能超过500㎜。由于风筒直径较小会导致整个通风系统内部存在较大风阻，因此需要对漏风率进行严格把关，使风阻降低到符合标准为止，以达到满足施工现场的运行条件[2]；
四是风筒长度需要维持在1000米以上，并且需要对选配的风筒进行串联，在风机进风口部位设置变径，与前面风机对接，以实现长距离隧洞接力送风，以取得更好的通风效果。
五是利用隧洞与斜井之间存在热压差，从斜井中排除炮烟，采用负风机辅助进行。
4风机选择和放置
当前隧洞掘进中风机均与隧洞工程配套布置，根据计算和风机标识的工作风压可以对风机的相关参数进行确定，根据计算和现场实地勘察，最终将选择的风机的功率为7.5kW，并采用这一风机进行隧洞排烟。
当开挖掘进长度达到300米，此时通风时间需要保持在30分钟。随着隧洞开挖的长度的增加，通风时间也不断增长，当开挖深度达到455米时，则主动内部的通风时间需要维持在60分钟，为了进一步达到通风时间的标准，需要并联一台流入式风机。此风机的工作的功率为7.5 kW，控制在30分钟以内，当隧洞上游和下游的开挖距离都达到850米时，通风时间需要再次达到60分钟，此时需要在主动之后进行吸入式风机的放置，风机功率同样为7．5 kW。通过优化设计，使整体的通风效果达到最优。
5 通风方案改进和具体操作
5.1 第一阶段通风工程安排
在第一阶段通风设计过程中，设计通风长度保持在500米，通过对风机的性能进行分析和计算，最终确认风机的实际工作功率需要达到2×5.5 kW，风量保持在每分钟145到225立方米之间，设计风压保持在500∽2400Pa之间。通过对风机的合理选用使隧洞取得较好的通风效果，在隧洞的工作面，其通风排烟时间得到大幅度缩短，使得通风排烟时间保持在20分钟以内，显著缩短隧洞的施工时间，使工程的整体施工情况向良性发展。
5.2 第二阶段通风工程安排
第一阶段施工结束后，需要进行第二阶段施工安排，再次，为了进一步延续施工的实际效果，将采用和第一阶段同样的风机。在覆盖层较浅处打斜井，风机的安置位置需要选择在距离隧洞出口和斜井交汇下游30米处；在风机选择过程中，将采用压入式风机，炮烟可以迅速排出洞外；在第二阶段，通风距离需要保持在1000米以上。在第二阶段容易出现通风不畅，在对原因进行分析时，可以发现主要因素有以下几个：首先，风机在洞内位置紧贴洞壁，导致风机的气流出入受到严重限制，导致风量不断减少；二是风筒使用时间长，超过设计的使用时间，因此出现老化情况，风筒的漏风率难以估算，也没有有效的方式可以遏制漏风，导致整体通风效果出现不良。
5.3 第三阶段通风工作变化
在前两个阶段通风系统的设计规划过程中，风机无法达到2000米的送风长度，所以在第三阶段的通风系统装置过程中，需要进一步将送风方式进行改变，此处将采取并联风机送风。在风机选择上也将发生改变，此时将采用轴流风机，进一步降低漏风可能，送风过程中阻力相对较小。在风机布置过程中，两台将采取串联方式，安装位置位于隧洞和斜井相交接的地方，另一台将放置在进风口的位置。
5.4 相关改进方案
一是进行风机改造，将原有的风机改变为轴流风机，经过改进后，风机的通风效果更明显；
二是进行风筒改造，采用PVC柔性风筒，从而进一步减小风阻，降低漏风率；
三是将风机进行水平方向的平移，使不同风机之间保持合理位置，保证风机都可以高效完成工作。除此之外，为了进一步提升排烟速度，还需要进行风机并联，从而对工作中产生的炮烟进行及时抽排 [3]。 风机和风筒串联后，本身直径会进一步缩小，需要再串联的风机前安装刚性风筒，从而使风量依然保持正常水平。
5.5风机工作起始和终止时间
(1)起始时间。装药放炮爆破工作完成后，由专人打开开关进行排烟，在最快的时间内将炮烟和尘埃杂质等排出洞外。压入式风机在大多数状态下，需要始终保持工作状态，一旦出现特殊情况，便可以停止使用，在放炮后立刻打开开关，使废气排出、新鲜空气进入洞中。
(2)结束时间需要根据相关法律法规和行业内部相关标准执行，当洞内含氧量超过10%，处于游离状的氧化硅、粉尘等每立方米不超过2mg，则可以按规定停止使用风机。但是以上数据相对较难达成，而且维持时间相对较短，因此，在大部分情况下，需要时刻保持风机的工作状态，在排烟工作结束后，可以结束工作，直到下一次工作再打开。
6 结语
综上所述，小断面的长距离水工隧洞施工工程是一项具有复杂性和系统性的工程，不仅需要相关理论作为指导，而且还需要根据具体情况及时进行调整和优化；既要注重最终效果，也不能铤而走险，忽略安全事项。与此同时，在施工过程中，还需将工作时间进行合理调整，以确保工程的顺利完成。
参考文献：
[1] 范鹏飞.基于引水隧洞小断面长距离的施工通风技术[J]. 黑龙江水利科技. 2016(10)
[2] 潘文峰.引水隧洞小断面长距离的施工通风技术[J].科技与企业. 2012(12)
[3] 何坤.高原地区水电站引水隧洞施工通风设计[J]. 水电站设计. 2009(01)
[4] 王贤忠,梅占敏,张晴,张军.科哈拉水电站引水隧洞施工通风设计[J]. 水利水电工程设计. 2018(01)