[发明专利]公路隧道施工通风结构及其通风量控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及公路隧道施工领域，尤其是一种公路隧道施工通风结构及其通风量控制方法。

背景技术

双洞公路隧道或者开挖有平导隧道的公路隧道施工过程中，根据隧道施工通风需风量计算，需风量由洞内作业机械需风量控制，而随着掘进距离的增加，洞内运输车辆的台数逐渐增加，导致需风量增大，通风能耗逐渐增加，施工通风方式需由最初的独头压入式通风转换为巷道式通风，即一条隧道为进风巷，另一条隧道为回风巷，开通靠近掌子面的横通道，形成进风巷——横通道——回风巷单通道巷道式通风，目前隧道施工采用的是单通道巷道式通风。

如公开号为CN101215973A和CN101225746A的专利文件均公开了类似上述通风方法，其即是采用上述单通道巷道式通风，随着隧道掘进，在隧道前端新开辟横通道，并封闭原横通道，构成新的单通道通风。其只保留最前端的横通道通风而封闭其余横通道的目的是为了防止出现漏风或者出现污染物二次循环。

但经申请人研究发现，在隧道施工工程中，隧道前端的掌子面作业机械可认为是集中排污，回风巷作业机械可认为是均匀排污，采用上述通风方式，在回风巷中风速的分布如图2所示，在回风巷的掌子面至隧道洞口风速恒定，相应地，CO等污染物浓度在回风巷中分布如图3所示，污染物浓度从掌子面至隧道洞口逐渐增大，呈三角形分布，在洞口污染物最大，要确保其在设计浓度范围内，则需使回风巷洞口风速达到一定强度，但实际在隧道前段污染物浓度较小，无须很大风速就可使其达到设计标准，而采用上述通风方式，回风巷中风速恒定，则无疑会造成很大地能源浪费，导致其通风能耗较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能耗较低的公路隧道施工通风结构。

本发明公开的公路隧道施工通风结构，包括进风巷和回风巷，所述进风巷和回风巷前端为掌子面，所述进风巷和回风巷前段连通有的前段横通道，所述进风巷中设置有朝向隧道前端的风机，所述回风巷中设置有背向隧道前端的风机，所述前段横通道与隧道洞口之间还设置有至少一个与前段横通道同时通风的中段横通道，所述中段横通道连接于进风巷和回风巷之间，所述前段横通道和各中段横通道内均设置有朝向回风巷的风机。

优选地，所述前段横通道和中段横通道均设置有用于调控通风量的风门。

优选地，所述中段横通道与前段横通道的之间以及各中段横通道之间的间距为800mm～1200m。

优选地，所述进风巷中设置有两个轴流风机，所述两个轴流风机分别连接有风管，两根风管分别延伸至进风巷和回风巷的掌子面。

优选地，所述进风巷和回风巷的掌子面处均设置有背向隧道前端的风机。

本发明还公开了一种所述公路隧道施工通风结构的通风控制方法，包括如下步骤：

(1)建立最小树：根据风管(8)、进风巷(1)、回风巷(2)、中段横通道(4)和前端横通道(3)的几何关系对每个节点及分支进行编号，形成通风网络图，G＝(V，E)，|V|＝m，|E|＝n，将链接所有节点并未形成网络的分支确定为最小树，形成最小树IT；

(2)确定余树弦：在通风网络中，除掉最小树分支即为余树弦，将风机所在分支作为余树弦；

(3)建立回路矩阵：隧道通风网络分别具有m个节点，n条分支，若将网络各分支按余树弦在前、树枝在后的次序排列，则可将基本关联矩阵Bk和独立回路矩阵Ck分块为：

Bk＝(B11B12)

Ck＝(C11C12)＝(I C12)

式中：B11—(m－1)×(n－m+1)阶矩阵；

B12—(m－1)×(m－1)阶方阵；

I—n－m+1阶单位矩阵；

C12—(n－m+1)×(m－1)阶矩阵；