文章编号：1006-4311（2016）15-0111-03
2 存在的主要问题
隧道施工通风采用的通风方式主要原理可以归纳为稀释法，即采用机械送风或形成负压自然吸入的原理，向隧道内补充新鲜空气，通过抽出或形成高压由隧道施工掌子面向洞外排放。由此，存在主要问题有以下几个方面：
①污染空气净化效率低，由于是稀释性降低有害气体、粉尘浓度，要求通风设备功率大，导致洞外新鲜空气的输送量增大，效率低。在掘进深度较大，长距离输送新鲜空气情况下，由于空气在管道内行走时间过长，受管道阻力影响，风压减小，洞内空气循环速度变慢，不利于抑制对隧道内污染气体扩散，通风效果大幅降低，通风时间加长。
②压入式通风方式容易对隧道已成二次衬砌部分造成二次污染，不利于除掌子面外其他作业面的平行作业。
③抽出式通风方式必须经过很长的时间工作面才能有足够的新鲜空气，施工人员不能及早的进入工作面，从而影响下一工作循环的快速展开。
④混合式通风方式需在洞内铺设两条风管，在狭窄的施工空间会干扰正常运输、混凝土衬砌等其他作业的开展，同时风管管路的连接维护工作量加大。
3 隔离置换通风技术
造成隧道施工通风效果不高的主要原因是施工爆破作业面的污染空气扩散，没有得到有效的抑制，施工作业面临近段空气参与到隧道内污染空气的流通，导致污染空气体积增大，增加了治理难度。因此，增加抑制隧道内污染空气的扩散的辅助隔离装置，将污染空气控制在一定区域内集中治理，是提高隧道施工通风效率的有效手段。目前针对隧道隔离通风治理的辅助工艺有压出式空气幕隔离法和充气气囊装置隔离法。
3.1 压入式空气幕隔离法
压入式风幕隔离法的原理是在隧道顶部设置2台轴流风机。Ⅰ号轴流风机排风口（空气幕喷口）为矩形，与隧道壁保持密贴，使空气幕形成后可以覆盖整个隧道截面，且喷口位置设置在仰拱前端，并保持一定的角度，保证掌子面排出的粉尘和有害气体能在空气幕以内形成旋流。Ⅰ号风机开启后，新鲜空气在隧道横断面形成空气幕，使得施工作业段掌子面至仰拱都在空气幕遮挡范围内。Ⅱ号轴流风机设置在空气幕遮挡范围以内，以保证掌子面和仰拱爆破后，有害气体和粉尘被空气幕隔离后形成旋流并能够及时由Ⅱ号风机压出[4]（图5所示）。
3.2 充气气囊装置隔离法
装置隔离法其技术原理是通过在隧道二衬与掌子面之间的位置设置隔离屏障，隔离隧道爆破后产生烟尘，对其集中排放。
3.2.1 隔离装置构造（图6所示）
3.2.2 施工方法
将双层隔离布穿过底部连接板分开置于连接板底部压实，并采用拉索连接充气气囊与底部连接板，采用鼓风机（亦可利用隧道高压风管）向密封气囊充气，使其膨胀并紧贴于隧道二衬表面（充气气囊尺寸略大于隧道轮廓），达到密封的效果。气囊充气口设置锁紧开关，气囊与隧道紧贴后拧紧开关封闭气囊。鼓风机（高压风管）安装正反向开关，可加快气囊内气体的排除，缩短隔离装置的拆卸时间。将进风管（采用pvc类硬质管）穿过带隔离布的预留孔，延伸至隧道掌子面位置。排风管采用软管设计，穿过隔离装置排风管预留孔，软管设计略大于预留孔，启动风机后，排风软管膨胀紧贴预留孔，可实现密封的效果。将风机移动至距离隔离装置2～3m的位置。隔离装置中间设置了过车通道，用于作业人员和出渣车辆通行。预留通道采用门帘设计，并在两侧双层隔离布边缘设置滑行槽道。进行隧道通风时，采用门帘拉索放下门帘，实现完全封堵有害烟尘等污染物。开启风机后，随着隔离区空气迅速向洞外排除，使隔离区形成负压，洞外新鲜空气通过进风管直接输送至掌子面，置换隔离区污染空气。通风示意图如图7。
3.3 效果分析
宋旭彪[4]采用Fluen模拟软件分别就常规通风技术与压入式空气幕通风技术两种不同通风方式进行除尘效果模拟，但未考虑隧道内有害气体的扩散。得出结论是常规通风方式，在隧道爆破作业后通风75min的情况下，隧道内的空气质量依然很差，有害气体和粉尘浓度值依然超标。采用压入式风幕隔离技术，通风300s即可将掌子面粉尘及有害气体几乎全部排放至洞外。
采用充气气囊隔离装置，可将掌子面爆破产生的粉尘隔离在一定区域内（根据二次衬砌于掌子面距离而定），可阻断有害气体、粉尘扩散。对区域内的污染空气进行集中抽排。相比压出式空气幕，具有异曲同工的效果。其区别在于：压入式空气幕隔离通风技术其本质是通过风幕机加速隧道内污染区域的空气循环，抑制污染空气扩散，气流走向为竖向逆时针循环。充气气囊隔离通风技术完全隔离污染区域，阻断污染空气的扩散。气流走向为水平循环。相比较而言，采用充气气囊隔离装置的优点是密封性能上优于空气幕通风技术，且施工设备投入较少，能耗较低。缺点是污染空气内循环速度不及空气幕通风技术，此外爆破作业引起的飞石会对气囊造成破坏。
综上所述，无论是空气幕隔离技术还是充气气囊隔离装置，其通过阻断爆破作业面污染空气扩散，进行集中排放，其应用效果相比传统通风工艺有大幅提升。
4 结论
本文对隧道施工通风进行了分析，找出当前导致隧道通风效果差的主要原因是没有采取分区治理导致有害气体、粉尘扩展引起的。
介绍了空气幕隔离通风技术和充气气囊装置隔离通风技术。主要结论有：
①采用隔离置换通风技术相比传统隧道通风技术，可提高通风效率，大幅改善隧道内施工作业环境。
②装置隔离较压入式风幕隔离通风技术，其优点在于1）可抑制有害气体的扩散，在风机外置的情况下，可应用于瓦斯隧道施工。2）隔离区域不限于爆破作业面，可对隧道内任意区域进行隔离。3）仅用一台风机，施工能耗低。其缺点在于：一是仅限于完成二衬施工断面使用。二是进气管进风方式采用负压吸入式，在不安装送风机的条件下，隔离区域内空气循环速度相比压入式风幕隔离法低，治理效果稍逊。
③充气气囊隔离在隧道掌子面爆破作业前安装，为防止爆破产生的飞石对气囊造成的破坏，在实际工程应用中，需要考虑充气气囊的防爆功能，如在气囊表面设置凸起条纹。
参考文献：
[1]TZ 204-2008，铁路隧道工程施工技术指南[S].
[2]JTG F60-2009，公路隧道施工技术规范[S].
[3]王新民.“活塞”式隧道消烟除尘新方法[J].铁道建筑技术，2007（02）：25-27.
[4]宋旭彪.压出式空气幕通风技术在隧道施工中的应用[J]. 现代隧道技术，2013（02）：173-180.
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