[发明专利]一种低瓦斯隧道大直径土压平衡盾构安全施工通风方法

说明书

本发明公开了一种低瓦斯隧道大直径土压平衡盾构安全施工通风方法，通过洞口布设大功率轴流风机压入新鲜空气的主通风与盾体内、连接桥和拖车顶部增设射流风机的辅助通风的通风新方式，结合通风机布设和计算原则、隧道内所需风量以及通风机所需风量和风压的计算及通风机选择方法，达到了防止瓦斯在盾构设备内部聚集诱发爆炸、平衡盾构设备对风压的损失保持风速流畅以及对于风压起到安全储备的目的，提高了通风效果，解决低瓦斯隧道大直径土压平衡盾构安全施工技术问题。

技术领域

本发明涉及地铁盾构隧道施工技术领域，具体涉及一种低瓦斯隧道大直径土压平衡盾构安全施工通风方法。

背景技术

随着我国地铁的建设，遇到的地质与环境条件越来越复杂，不可避免遇到瓦斯地层，如武汉轨道交通2号线一期工程汉口站至范湖站区间盾构隧道穿越低瓦斯地层。为避免隧道施工中瓦斯事故的发生，必须加强安全施工通风工作。但是，目前我国技术人员只意识到高瓦斯隧道才需要加强安全施工通风，而恰恰忽视了低瓦斯隧道的危险性，从而酿成了施工重大伤亡事故。如1993年2月1日晚上11点30分，在东京江东区越中岛三段附近的东京都水道局输水管道盾构工程现场发生了瓦斯爆事故，死亡4人、伤1人。经调查事故发生的主要原因是盾尾密封和通风不足的问题，推测在23时30分，由于掌子面附近的电器火花与达到爆炸极限的瓦斯接触而发生了爆炸。

对于瓦斯隧道通风现有技术，公开的发明专利(申请号2009100229575)中对盾构机的通风系统进行了改造，采用压入式通风，采用两台串联的风机来增大主风机的风量，采用在盾构机及后配套台车内部易发生瓦斯聚集的地方安装局部防爆风扇，通风量改造后满足回流风速不小于1m/s。公开的发明专利(申请号2018112312854)中主要从螺旋输料机中的渣土改良形成土塞、二次注浆密封成型隧道管片接缝和预排以及快速出渣四种方式对瓦斯释放的源头防止其进入隧道内，也采取了在盾构隧道内顶部设置防爆风扇、在台车顶部设置射流风扇、设置通风管道连通洞外风机和盾构机、选用压入式通风、在通风管道朝向防爆风扇和射流风扇处设置通风支路的通风方式加强通风，确保瓦斯隧道盾构施工安全。公开的专利(申请号2018110620418)可以实验模拟研究不同的通风组织形式与瓦斯气体的泄漏位置、泄露量、气体监测部位，用以研究瓦斯气体在盾构施工隧道内的积聚规律以及瓦斯浓度稀释的演变特性。

现有的技术主要对盾构通风系统进行改造增加通风能力及时排除盾构密闭不好进入其内部的瓦斯，或者对密闭系统改造控制瓦斯少进入盾构内部。但因采用土压平衡盾构施工，不可避免瓦斯都会通过螺旋出土器随渣土进入盾构内部，然后快速溢出渣土进入盾构设备和隧道内部。因此，对于采用土压平衡盾构掘进的瓦斯隧道，只能通过通风的手段防止瓦斯爆炸，确保施工安全。而现有的技术仅有盾构通风系统改造措施，未有从排除盾构和隧道内部积聚的瓦斯通过计算得出所需要的通风量及其风压，从而配置合适的通风设备，确保通风能力满足要求，避免瓦斯长时间积聚在盾构和隧道内部而发生爆炸。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低瓦斯隧道大直径土压平衡盾构安全施工通风方法，按消除拱部瓦斯积聚计算隧道内所需风量并考虑风压损失计算风压来配置通风设备，确保通风量和风压能及时消除拱部瓦斯积聚，避免盾构和隧道内部瓦斯积聚而发生爆炸，确保低瓦斯隧道大直径土压平衡盾构施工安全。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种低瓦斯隧道大直径土压平衡盾构安全施工通风方法，包括以下步骤：

一、通风机布设；在隧道洞口布设大功率轴流风机，在盾壳体内上平台左右两侧各设置射流风机，对准盾构内部上部区域吹风，在连接桥上部设置射流风机，向盾构拖车尾部方向吹风，在拖车顶部设置射流风机，向盾构拖车尾部方向吹风；

二、隧道内所需风量计算；隧道内所需风量按消除拱部瓦斯积聚进行计算，Q_T＝V_wS，Q_T为隧道内所需风量，V_w为隧道内消除拱部瓦斯所需最小风速，S为隧道断面面积；