Nghiên cứu biện pháp thông gió có xét đến môi trường xây dựng trong quá trình đào đường hầm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI - - VĂN LINH HẢI NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP THƠNG GIĨ CĨ XÉT ĐẾN MƠI TRƯƠNG XÂY DỰNG TRONG Q TRÌNH ĐÀO ĐƯỜNG HẦM Chun ngành: Xây dựng cơng trình thủy Mã số: 60-58-40 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: GS.TS VŨ TRỌNG HỒNG Hà Nội – 2012 LỜI CẢM ƠN Trong khuôn khổ hạn chế luận văn, với kết khiêm tốn việc nghiên cứu tính tốn phương pháp thơng gió có xét đến mơi trường xây dựng q trình đào đường hầm, tác giả luận văn hy vọng đóng góp phần nhỏ bé phục vụ thực tế cho lĩnh vực nghiên cứu, thiết kế xây dựng cơng trình Thủy lợi - Thủy điện phát triển mạnh mẽ nước ta Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến Nhà xuất bản, quan, tổ chức cá nhân cho phép sử dụng tài liệu công bố Tác giả đặc biệt xin bày tỏ lòng cảm ơn tới Thầy giáo - GS TS Vũ Trọng Hồng tận tình hướng dẫn bảo tác giả trình học tập hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn quan tâm giúp đỡ thầy cô giáo Bộ môn công nghệ quản lý xây dựng, thủy cơng, Khoa Cơng trình Trường Đại học Thủy lợi, đồng nghiệp trình học thực luận văn tốt nghiệp Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới bố mẹ, gia đình bạn bè quan tâm, động viên giúp đỡ suốt q trình học tập cơng tác Do trình độ thời gian có hạn nên luận văn tránh khỏi tồn tại, hạn chế, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp trao đổi chân thành Tác giả mong muốn vấn đề tồn tác giả phát triển mức độ nghiên cứu sâu góp phần đưa kiến thức khoa học vào phục vụ sản xuất Học viên Văn Linh Hải BẢN CAM KẾT Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu biện pháp thông gió có xét đến mơi trường xây dựng q trình đào đường hầm” Tơi xin cam đoan đề tài luạn văn tơi hồn tồn tơi làm Những kết nghiên cứu, thí nghiệm khơng chép từ nguồn thông tin khác Nếu vi phạm tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm, chịu hình thức kỷ luật Nhà trường Học viên Văn Linh Hải MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Mục tiêu luận văn 1.2 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP THƠNG GIĨ TRONG ĐƯỜNG HẦM 1.1 Đặc điểm phương pháp thi công đường hầm .4 1.1.1 Phương pháp đào hầm khoan - nổ (Drill and Blast) 1.1.2 Phương pháp đào hầm Áo (NATM) 1.1.3 Phương pháp đào khiên (Shield) 1.1.4 Phương pháp đào máy đào (TMB) 1.1.5 Phương pháp đánh chìm (Immersed tube tunnel) .8 1.1.6 Phương pháp đào hở, đào lấp (Cut and Cover) 1.1.7 Phương pháp kích ống (Pipe jacking) .9 1.2 Ảnh hưởng công đoạn thi công đến môi trường xây dựng 10 1.3 Những u cầu thơng gió q trình thi cơng đường hầm 12 1.4 Các phương pháp thơng gió .12 1.5 Giới thiệu số hệ thống thông gió áp dụng Việt Nam giới 16 1.6 Kết luận 29 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN LƯỢNG KHÍ SẠCH CẦN CUNG CẤP CHO ĐƯỜNG HẦM 30 2.1 Cơ sở tính tốn 30 2.2 Tính tốn lượng khí cần thổi vào đường hầm 30 2.2.1 Lượng khí cân khí CO nổ mìn 31 2.2.1.1 Khái niệm nổ mìn 31 2.2.1.2 Các loại thuốc nổ mìn thường sử dụng đào hầm 31 2.2.1.3 Sản phẩm khí nổ 32 2.2.1.4 Nồng độ cho phép khí nổ hầm .32 2.2.2 Lượng khí cân khí độc máy diesel thải 33 2.2.2.1 Khí độc động diesel thải .33 2.2.2.2 Lượng khí độc động 33 2.2.2.3 Nồng độ cho phép khí độc .34 2.2.3 Lượng khí cân khí CO2 người thải 35 2.2.4 Lượng nhiệt toả đường hầm nằm sâu đất đá 36 2.2.4.1 Lượng nhiệt dư thừa người thải 36 2.2.4.2 Lượng nhiệt tỏa máy móc 50 2.2.4.3 Lượng nhiệt dư thừa địa tầng phát sinh .52 2.2.5 Độ ẩm tăng hầm .52 2.2.5.1 Độ ẩm tăng hầm nằm sâu đất đá .52 2.2.5.2 Độ ẩm tăng người tỏa 52 2.2.6 Lượng bụi 53 2.2.6.1 Tác hại bụi thể 53 2.2.6.2 Nồng độ bụi cho phép 53 2.2.6.3 Lượng khí hịa lỗng bụi .54 2.3 Phương pháp chọn lượng khí cần thổi vào đường hầm cho hệ thống thơng gió 54 2.4 Kết luận 55 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ HỆ THỐNG THƠNG GIĨ .56 3.1 Cơ sở thiết kế hệ thống thơng gió để cân khí độc .56 3.1.1 Xác định lượng khí cần thổi vào 56 3.1.1.1 Tính tốn thơng gió theo phương thức nén vào 56 3.1.1.2 Tính tốn thơng gió theo phương thức hút 56 3.1.1.3 Tính tốn thơng gió theo phương thức hỗn hợp 57 3.1.1.4 Tính lượng gió theo tốc độ gió thấp cho phép 57 3.1.2 Chọn kích thước ống dẫn khí 58 3.1.2.1 Xác định kích thước ống thơng gió 58 3.1.2.2 Lựa chọn ống thông gió .58 3.1.2.3 Bố trí ống thơng gió .59 3.1.2.4 Lắp ống thơng gió 59 3.1.2.5 Xác định tốc độ ống 60 3.1.2.6 Tổn thất áp lực ống .61 3.1.2.6.1 Tính tốn tổn thất lọt gió 61 3.1.2.6.2 Tính tốn tổn thất gió đường 66 3.1.2.7 Tổn thất áp lực cửa vào cửa 67 3.1.2.7.1 Tổn thất cục 67 3.1.2.7.2 Tổn thất cửa vào 69 3.1.2.8 Tổn thất qua ống dẫn 69 3.1.2.8.1 Tổn thất ma sát .69 3.1.2.8.2 Tổn thất lực cản diện 71 3.1.2.9 Xác định khối lượng khí áp lực cho quạt gió 71 3.1.2.10 Kiểm tra lại tốc độ gió ống theo yêu cầu 72 3.1.3 Thiết kế chọn quạt (có đảo chiều) 72 3.1.3.1 Tính tốn chọn quạt, cơng suất quạt .72 3.1.3.2 Xác định cơng suất máy thơng gió 72 3.1.3.3 Áp lực quạt 73 3.1.3.4 Công suất động kéo quạt 73 3.1.3.5 Chọn thông số quạt .74 3.2 Cơ sở thiết kế hệ thống thơng gió để cân mơi trường xây dựng .75 3.2.1 Môi trường xây dựng thi công đường hầm 75 3.2.2 Các biện pháp bản: .75 3.3 Phương pháp bố trí hệ thống thơng gió phù hợp với tiến độ thi cơng .76 3.3.1 Bố trí ống thơng gió 76 3.3.2 Lắp đặt ống thơng gió 76 3.3.2.1 Bố trí ống gió 76 3.3.2.2 Bố trí quạt gió .77 3.4 Kết luận 77 CHƯƠNG 4: ÁP DỤNG BỐ TRÍ HỆ THỐNG THƠNG GIĨ CHO ĐƯỜNG HẦM NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN NGÒI HÚT .79 4.1 Giới thiệu cơng trình 79 4.1.1 Giới thiệu chung 79 4.1.2 Các thơng số cơng trình 79 4.1.3 Các điều kiện thơng gió riêng cơng trình 83 4.2 Đặc điểm đào đường hầm dẫn nước nhà máy thủy điện Ngòi Hút .85 4.3 Tính tốn hệ thống thơng gió .85 4.3.1 Khái quát chung 85 4.3.2 Tính chọn quạt gió 88 4.3.2.1 Thơng gió giai đoạn 88 4.3.2.2 Thơng gió giai đoạn 94 4.4 Kết luận 97 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO .100 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Đặc điểm phạm vi sử dụng phương thức thơng gió máy móc 13 Bảng 2.1 Lượng khí độc nổ mìn thải 32 Bảng 2.2: Nồng độ cho phép khí độc nổ mìn 32 Bảng 2.3 Lượng khí độc động 33 Bảng 2.4 Nồng độ cho phép khí độc động 34 Bảng 2.5 Nhiệt sinh lý thể người theo trạng thái lao động 37 Bảng 2.6 Hệ số kể đến tốc độ khơng khí phịng (kv) .41 Bảng 2.7 Lượng nhiệt tỏa người 44 Bảng 2.8 Nhiệt độ hiệu tương đương 46 Bảng 2.9 Chỉ số đánh giá cảm giác nhiệt theo Zôilen - Kôrencôp 49 Bảng 2.10 Chỉ số đánh giá cảm giác nhiệt theo Bendinh - Hats 49 Bảng 2.11 Nhiệt máy móc tỏa dạng nhiệt 50 Bảng 2.12 Trị số tỏa ẩm gn (g/h.người) 53 Bảng 2.13 Nồng độ bụi cho phép .54 Bảng 3.1 Hệ số tổn thất ống cao su 62 Bảng 3.2 Hệ số tổn thất ống kim loại 62 Bảng 3.3 Hệ số lọt gió ống chất dẻo PVC 63 Bảng 3.4 Hệ số sức cản khơng khí ống thơng gió .65 Bảng 3.5 Quan hệ độ cao nước biển áp suất khí (Pcao) 66 Bảng 3.6 Bảng hệ số lực cản cục 68 Bảng 3.7 Bảng hệ số lực cản ma sát ống 70 Bảng 3.8 Bảng hệ số lực cản ma sát hào dẫn 71 Bảng 3.9 Hệ số dự trữ công suất động 74 Bảng 3.10 Đặc tính máy thơng gió 74 Bảng 4.1 Các thơng số dự án thủy điện Ngịi Hút 79 Bảng 4.2 Hàm lượng cho phép loại khí độc cơng trình ngầm .84 Bảng 4.3 Hệ thống thơng gió 95 Bảng 4.4 Tổng hợp thiết bị .96 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ thơng gió kiểu thổi vào .15 Hình 1.2 Sơ đồ thơng gió kiểu hút 16 Hình 1.3 Sơ đồ thơng gió kiểu hỗn hợp .16 Hình 1.4 Sơ đồ thơng gió dạng dọc theo hầm 16 Hình 1.5: Mơ hình hầm đường sắt Gotthard .20 Hình 1.6: Đường hầm thuỷ điện Buôn Kuốp – tỉnh Đăk Lắc .24 Hình 1.7: Đường hầm thuỷ điện Đại Ninh – tỉnh Lâm Đồng .25 Hình 1.8: Đường hầm giao thơng qua đèo Hải Vân - tỉnh Thừa Thiên Huế .25 Hình 1.9: Đường hầm thuỷ điện A Vương - tỉnh Quảng Nam 26 Hình 1.10: Đường hầm thuỷ điện Bản Vẽ - tỉnh Nghệ An 26 Hình 1.11: Đường hầm thuỷ điện A Lưới - tỉnh Thừa Thiên Huế 27 Hình 1.12: Đường hầm thuỷ điện Mường Hum - tỉnh Lào Cai 27 Hình 1.13: Đường hầm thuỷ điện Tà Cọ - tỉnh Sơn La .28 Hình 1.14: Đường hầm thuỷ điện Ngòi Hút - tỉnh Yên Bái 28 Hình 2.1 Quan hệ nhiệt theo nhiệt độ 44 Hình 2.2 Biểu đồ nhiệt hiệu tương đương 48 Hình 3.1 Hình ảnh minh họa bố trí ống gió 77 Hình 4.1 Sơ họa mặt tuyến lượng .86 Hình 4.2 Sơ họa đoạn hầm tính tốn thơng gió 87 Hình 4.3 Bố trí tổng thể hệ thống thơng gió .96 MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Ngày giới cơng trình ngầm núi chung đường hầm núi riêng sử dụng phổ biến phát triển ngày đại Ở nước ta Cơng trình ngầm sử dụng vào nhiều mục đích khác giao thông, thuỷ lợi, thuỷ điện… Đường hầm sử dụng để vượt núi, vượt sông đáp ứng yêu cầu kinh tế kỹ thuật Trong thực tế, đường hầm thường xây dựng lòng đất núi đá, cơng tác thi cơng liên quan đến nhiều biện pháp kỹ thuật, chịu nhiều ảnh hưởng nhiều yếu tố, tốc độ thi công bị hạn chế, trường thi công chật hẹp phải đồng thời tiến hành nhiều cơng đoạn khoan, đào, nổ mìn, phun bê tơng, xúc chuyển… Lượng bụi, hỗn hợp khí độc sinh công đoạn lớn cộng với lượng khí C02 người thải ra, khí độc từ lòng đất thải ra, đặc biệt đường hầm nằm sâu lịng đất hàng trăm m lượng nhiệt thoát đất cao độ ẩm tích tụ nhiều khiến cho điều kiện lao động công nhân bị ảnh hưởng Vấn đề làm giảm tác động độc, bụi bẩn, thay đổi môi trường hầm, bảo vệ sức khỏe cho người q trình thi cơng hầm cần thiết Vì đề tài “Nghiên cứu biện pháp thơng gió có xét đến mơi trường xây dựng trình đào đường hầm” ứng dụng cho thủy điện Ngòi Hút tỉnh Yên Bái cần thiết, có ý nghĩa khoa học thực tiễn 1.1 Mục tiêu luận văn Tổng hợp lý thuyết, phương pháp tính tốn lượng khí cần thổi vào đường hầm tính tốn thiết kế hệ thống thơng gió có xét tới yếu tố mơi trường xây dựng Áp dụng phương pháp tính tốn thiết kế hệ thống thơng gió vào cơng trình đường hầm dẫn nước nhà máy thuỷ điện Ngòi Hút tỉnh Yên Bái, đồng thời làm tài liệu tham khảo cho đường hầm khác 86 C?a vào h?m N2 N3 N1 H?m ph? N4 H?m ph? TC HP5-2 HP5-1 TÐ TÐ HP1-2 HP5-3 N8 TC 28.000 N9 B? Y ÐÁ TÐA 101.442 Nhà máy N7 HP4-2 HP4-1 N5 B? Y ÐÁ N6 HP2-2 H?m ph? HP3-2 +132.815 (08-06-2011) HP3-2 HP3-1 Hình 4.1 Sơ họa mặt tuyến lượng Tổng chiều dài đường hầm L=10484.7m, bố trí hầm ngách thi công, chia đoạn theo gương đào bố trí thơng gió đoạn có 12 gương đào Đoạn có gương hầm từ cửa hầm K0+00 đến K0+741.2 (Đ-01), có chiều dài L1=741.2m Đoạn từ Hầm phụ 1(K1+482.1) phát triển hai gương hầm, gương từ K0+741.2 đến K1+482.1 (Đ-02), gương hai từ K1+482.1 đến K3+17.5 (Đ-03), có chiều dài L2=2276.3m Đoạn từ hầm phụ (K4+462.3) phát triển hai gương hầm, gương từ K3+17.5 đến K4+462.3 (Đ-04), gương hai từ K4+462.3 đến K5+591.1 (Đ-05), có chiều dài L3=2573.6m Đoạn từ hầm phụ (K6+539.2) phát triển hai gương hầm, gương từ K5+591.1 đến K6+539.2 (Đ-06), gương hai từ K6+539.1 đến K7+585.1 (Đ-07), có chiều dài L4=1994.0m Đoạn từ hầm phụ (K8+660.1) phát triển hai gương hầm, gương từ K7+585.1 đến K8+660.1 (Đ-08), gương hai từ K8+660.1 đến K9+254.2 (Đ-09), có chiều dài L5=1669.1m 87 Đoạn từ hầm phụ (K9+758.9) phát triển hai gương hầm, gương từ K9+254.2 đến K9+658.9 (Đ-10), gương hai từ K9+758.9 đến K10+00 (Đ-11), có chiều dài L6=745.8m Đoạn từ cửa K10+300 ngược K10+00 (Đ-12), có chiều dài L7=300.0m Đoạn tháp điều áp K9+758.9 cao 177m, giếng đứng K9+772.8 cao 88.52m, giếng đứng K10+174.9 cao 96.19m đào máy khoan tự hành robin tạo đường dẫn sau khoan nổ hồn thiện Thiết kế thơng gió đưa sơ đồ thơng gió thi công hầm phụ số gương đào Đ-04, Đ-05 hầm dẫn nước Cơng trình thủy điện Ngòi Hút Gu ong N5 Ð-0 B? Y ÐÁ Guong Ð-05 HP2-2 Hình 4.2 Sơ họa đoạn hầm tính tốn thơng gió Chiều dài gương đào sau: - Hầm phụ số dài 278.4m - Gương đào Đ-04: từ ngã ba chỗ giao với hầm phụ số phía thượng lưu từ K3+17.5 đến K4+462.3, có chiều dài L=1444.8m - Gương đào Đ-05: từ ngã ba chỗ giao với hầm phụ số phía hạ lưu K4+462.3 đến K5+591.1, có chiều dài L=1128.8m 88 Theo tiến độ đào hầm, thơng gió thi công khu vực chia làm ba giai đoạn: - Giai đoạn 1: áp dụng sơ đồ thơng gió đẩy * Phạm vi : Đào hầm phụ số Đào hầm dẫn nước: Gương Đ-04 từ K4+462.3 (ngã ba) đến K4+140.7 (dài 600m) Gương Đ-05: từ K4+462.3 (ngã ba) đến K4+783.9 - Giai đoạn 2: áp dụng sơ đồ thơng gió đẩy * Phạm vi : Đào hầm hầm dẫn nước: Gương Đ-04 từ K4+140.7 đến K3+540.7 (600m) Gương Đ-05: từ K4+783.9 đến K5+383.9 - Giai đoạn 3: áp dụng sơ đồ thơng gió đẩy * Phạm vi : Đào hầm hầm dẫn nước: Gương Đ-04 từ K3+540.7 đến K3+017.5 (523.2m) Gương Đ-05: từ K5+383.9 đến K5+591.1 (207.2m) 4.3.2 Tính chọn quạt gió 4.3.2.1 Thơng gió giai đoạn 1 Thơng gió cho gương đào Đ-04 a Các số liệu đầu vào - Đường kính đào hầm D = 3.6m - Chiều dài tính tốn cho gương hầm: Lh1 = 600 m - Chiều dài chu kỳ đào: LCK = m - Tiết diện ngang hầm: S = 11.57 m2 - Vận tốc tối thiểu dịng khơng khí hầm: vmin = 0.25 m/s - Số người làm việc tối đa hầm: N = người - Lượng khí cần thiết cấp cho người làm việc hầm: qn = (m³/phút) 89 - Khoảng cách từ điểm cuối ống gió đến gương đào (m): LZ = S =13.61 m - Thời gian thơng gió sau nổ mìn: t = 30 phút - Đường kính ống gió: D1 = 0.8 m - Chu vi ống gió: UD1 = 2.51 m - Diện tích ống gió: SD1 = 0.50 m2 - Chi phí thuốc nổ cho 1m³ đá m = 1.6 kg/m³ - Lượng ôxit cacbon tạo nổ 1kg thuốc nổ: B = 30 lít - Số máy móc làm việc đồng thời hầm: n = - Lượng gió cần cho đơn vị cơng suất: νo = m3/(kW.phút) - Tổng công suất định mức máy diesel làm việc lúc hầm, ô tô 80KW, xúc lật 100kW : H = 260 kW - Chiều dài đốt ống gió: m0 = 20 m - Hệ số sức cản khơng khí với ống có D = 0.8m: α1 = 3.5x10-4 - Hệ số nối ống đơn vị: k = 0.005 - Hệ số lực cản ma sát cục ống gió có D=0.8m sơ bộ: α2 = 0.0029 - Hệ số lực cản cục bộ: ξ1 = 2.187 b Tính tốn lưu lượng gió cần thiết cho gương đào - Theo điều kiện hồ tan khí độc sau nổ mìn Giai đoạn chọn thơng gió theo kiểu nén vào, lượng gió cần thiết tính sau: + Lượng tiêu hao thuốc nổ cho chu kỳ đào lớn (kg) A = S.LCK.m = 11.57*2*1,6 = 37.02 + Lưu lượng gió cần thiết (m³/phút): Q11 = 21.4 21.4 × A.S Lh1 = × 37.02 × 11.57 × 600 = 361.64 t 30 + Tính lưu lượng gió theo cơng thức kinh nghiệm Romanov: (m³/phút) Q12 = 100.S 100 × 11.58 = = 38.57 t 30 90 Q1 = max(Q11, Q12) = 361.64 (m3/phút) - Theo lượng khí thải động đốt làm việc hầm Lưu lượng gió cần thiết (m³/phút): Q2 = H νo.αo = 3*260*0.4 = 312 m3/phút; chọn αo=0.4 - Theo số người làm việc tối đa hầm: Lưu lượng gió cần thiết (m³/phút): Q31 = k.N.q = 1.15*7*3 = 40.25 m3/phút (chọn k=1.15) - Theo tốc độ dịch chuyển tối thiểu dịng khơng khí: Lưu lượng gió cần thiết (m³/phút): Q32 = 60.vmin.Smax = 60*0.25*11.57 = 173.55 m3/phút Q3 = max(Q31, Q32) = 173.55 m3/phút - Lượng khơng khí cần thổi vào hầm để khử nhiệt thừa người máy móc tạo Q4 + Lượng nhiệt tỏa người W QN = N.qn = 7*44.194 = 309.36 W N = số người lớn thi công hầm qn = 38 Kcal/giờ = 44.194 W nhiệt tỏa người thi công hầm điều kiện nhiệt độ hầm 280C + lượng nhiệt tỏa từ máy móc thi cơng QM = Nc.ϕ1 ϕ2.ϕ3.(1 - η + ϕ4.η); (W) Nc : Công xuất động máy móc, Nc = 260000 W ϕ1 : Hệ số sử dụng công suất chọn 0.8 ϕ2 : Hệ số tải trọng chọn ϕ3 : Hệ số làm việc đồng thời chọn 0.75 ϕ4 : Hệ số chuyển thành nhiệt năng; 0.5 η : Hiệu suất động 0.85 QM = 260000*0.8*0.7*0.75.(1 - 0.85 + 0.5*0.85) = 62790.0 W 91 + lượng nhiệt địa tầng phát sinh, trường hợp lượng địa nhiệt địa chất thủy điện Ngòi Hút nhỏ nên bỏ qua Tổng lượng nhiệt thừa hầm ∆Q = QN + QM = 309.36 + 62790.0 = 63099.4 W Lượng khí cần thổi vào hầm để khử nhiệt thừa G= ∆Q 63099.4 = = 22698 (kg/giờ) C p (t R − tV ) 0.278 × (35 − 25) Q4 = Q ρ = 22698 = 19235 (m3/giờ) 1.18 Q4 = 320.6 (m3/phút) Cp : Nhiệt dung riêng khối lượng khơng khí (KJ/giờ.0C), Cp=1 KJ/giờ.0C = 0.278W/giờ.0C tR : Nhiệt độ khơng khí thổi chọn tR = 350C, tương ứng khối ρ khơng khí ρR =1.15 kg/m3 tV : Nhiệt độ khơng khí thổi vào, chọn tV = 250C, tương ứng khối ρ khơng khí ρV = 1.18 kg/m3 - Lượng khí cân độ ẩm địa chất thủy điện Ngịi Hút nước vách hầm nên bỏ qua - Lượng khí cần thiết để hịa lỗng bụi Q6 = Đ.L z 700 × 30 = 175 (m3/phút) = B.t × 30 Trong Đ: nồng độ bụi công đoạn phun bê tông phun (10-1000)mg/m2 chọn Đ=700 mg/m2 (Bảng 2.14) Lz: chọn 30m B: Nồng độ bụi cho phép (4 mg/m3) (Bảng 2.13) t : thời gian thơng gió (30 phút) - Lưu lượng gió cần thổi vào hầm (m³/phút) Q = max{(Q1 , Q3 ), (Q2 , Q3 )} + Q4 +Q6 92 Q = 535.2 + 320.6+175= 1030.8 (m3/phút) c Chọn máy quạt - Hệ số xét tới tổn thất khí đường ống  6.5 ⋅ α ⋅ Lh1 k ⋅ D1 ⋅ Lh1 ⋅  D  η := +  ⋅ m0  η1 = 1.17 - Lưu lượng máy quạt gió: Qq1 = η1.Q = 1.17*1030.8 = 1206 m3/phút Qq1 = 20.1 m3/s - Công suất máy quạt (KW) + Tổn thất ma sát qua ống thơng gió (mmHg) Hma1 = 0.01 x α2 x Lh1 x UD1 x Qq21 S D3 20.12 = 0.01 x 0.0029 x 600 x 2.51 x 0.5 = 141.16 + Tổn thất cục (mmHg) hcục1 = 0.01 x 0.612 x ξ1 x = 0.01 x 0.612 x ξ1 x Qq21 S D3 20.12 0.5 = 43.26 + Tổn thất cản diện (mmHg) hchính1 = 0.01 x 0.612 x ϕ x Sm x Qq21 ( S − Sm)      93 = 0.01 x 0.612 x ϕ x Sm x 20.12 (11.57 − 4) = 0.034 Trong đó: ϕ: hệ số lực cản diện, xe chạy lấy ϕ = 1.5; xe dừng ϕ = 0.5; chọn ϕ = 1.5 Sm: diện tích mặt hứng gió làm cản tối đa, lấy 2*2 = 4m2 + Tổng tổn thất (mmHg) htt1 =hma1+ hcuc1+ hchính1 = 141.16 + 43.26+ 0.034= 184.5 + Cơng suất quạt (KW) Nquat = Qq1 × htt1 102 × 0.85 = 20.1 × 184.5 = 42.76 102 × 0.85 - Công suất động điện để kéo quạt (KW) + Hệ số truyền động: ηtd = 0.95 + Hệ số dự trữ động cơ: Kdc = 1.05 + Công suất động (KW): Nđc = N Quat × k đc η td = 42.76 × 1.05 = 47.26 0.95 - Áp lực quạt máy H1 = η1.htt1 = 1,17*184.5 = 215.8 (mmHg) - Lựa chọn máy quạt Từ kết tính tốn tra bảng 3.10 chọn quạt có ký hiệu BM-12 có thơng số sau: + Lưu lượng quạt gió: 10÷32 (m³/s) + Áp lực: 650 ÷ 3600 (mmHg ) + Cơng suất động cơ: 20 ÷ 110 (KW) 94 - Kết luận: + Trong giai đoạn 1, bố trí 02 quạt đẩy đặt cửa hầm phụ số + Ống gió cứng đường kính d=800mm nối dài theo tiến độ gương đào 4.3.2.2 Thơng gió giai đoạn Thơng gió cho gương đào Đ-04 Từ Km 2+250 đến Km 1+597.5 chiều dài 600m áp dụng sơ đồ thông gió đẩy, bố trí thêm 02 quạt đẩy BM-12 nối tiếp với quạt đẩy BM-12 đặt từ cửa hầm phụ số vào Thơng gió cho gương đào Đ-05 Từ Km 2+650 đến Km 3+526 chiều dài 600m áp dụng sơ đồ thơng gió đẩy, bố trí thêm 02 quạt đẩy BM-12 nối tiếp với quạt đẩy BM-12 đặt từ cửa hầm phụ số vào Theo chiều tiến gương hầm bố trí ống thơng gió cách gương hầm 30m, khoảng cách hai máy quạt 600m 95 Bảng 4.3 Hệ thống thơng gió Chiều Hướng đặt quạt Vị trí từ cửa đào Cửa vào Hầm phụ số Hầm phụ số Hầm phụ số Hầm phụ số Hầm phụ số Cửa dài ống (m) Hướng Hầm chính, 741m, thuận chiều 711 Hướng Hầm phụ 1, 201m, thuận chiều 201 Hướng Hầm chính, 740m, ngược chiều 710 Hướng Hầm chính, 1536m, thuận chiều 1707 Hướng Hầm phụ 2, 278m, thuận chiều 278 Hướng Hầm chính, 1444m, ngược chiều 1414 Hướng Hầm chính, 1129m, thuận chiều 1377 Hướng Hầm phụ 3, 475m, thuận chiều 475 Hướng Hầm chính, 948m, ngược chiều 918 Hướng 10 Hầm chính, 1046m, thuận chiều 1491 Hướng 11 Hầm phụ 4, 365m, thuận chiều 365 Hướng 12 Hầm chính, 1075m, ngược chiều 1045 Hướng 13 Hầm chính, 594m, thuận chiều 929 Hướng 14 Hầm phụ 5, 251m, thuận chiều 251 Hướng 15 Hầm chính, 505m, ngược chiều 475 Hướng 16 Hầm chính, 241m, thuận chiều 462 Hướng 17 Hầm chính, 300m, thuận chiều 270 96 Bảng 4.4 Tổng hợp thiết bị Các hướng đào 10 11 12 13 14 15 16 17 Quạt đảo chiều Φống=600mm (cái) 2 3 2 1 1 1491 365 1045 929 251 475 HT thơng gió Ống nhựa Φ = 800 (m) 711 201 710 1707 278 1414 1377 475 918 462 300 HP5 CV 1 741  741 1536 740 1129 1444 201 HP1 948 278 HP2 10 1046 12 1075 475 HP3 13 594 11 365 HP4 Hình 4.3 Bố trí tổng thể hệ thống thơng gió 15 505 14 251 16 241 17 300 CR 97 4.4 Kết luận Để đảm bảo sức khỏe an toàn cho người lao động thi cơng hầm việc tính tốn thiết kế hệ thống thơng gió quan trọng Bố trí lắp đặt hệ thống thơng gió cần phải đảm bảo hiệu thơng gió khơng ảnh hưởng đến khơng gian thi công công việc khác Để đảm bảo sức khỏe an tồn cho người lao động thi cơng hầm Ngịi Hút cần bố trí 29 quạt máy, cơng suất quạt tùy thuộc vào diện tích gương đào, địa chất (khối lượng thuốc nổ), số lượng công nhân thi công 98 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trong nội dung luận văn tác giả tập trung nghiên cứu, tính tốn phương pháp thơng gió có xét mơi trường xây dựng như: khí độc hại sinh sau phản ứng nổ, động Diesel, khí độc lịng đất đào hầm gặp phải cịn có nhiệt lượng thừa nổ mìn, động Diesel; lượng khí độc hại nhiệt độ người thải ra; loại bụi khoan, nổ mìn, xúc chuyển, phun bê tơng ; tiếng ồn nổ mìn, máy móc, thiết bị hoạt động; đặc biệt đường hầm nằm sâu lịng đất lượng nhiệt đất cao độ ẩm tích tụ q trình đào đường hầm Bằng nghiên cứu lý thuyết áp dụng tính tốn thơng gió cho đường hầm dẫn nước cơng trình thuỷ điện Ngịi Hút, rút kết luận sau: 1- Khi đào đường hầm phương pháp khoan nổ mìn ngồi lớn ảnh hưởng nhiều đến điều kiện lao động người công nhân hầm u cầu hệ thống thơng gió đảm hạ thấp nồng độ khí độc, bụi độc thổi vào luồng khí mát giầu O2 đảm bảo điều kiện sức khỏe an tồn mơi trường làm việc thoải mái cho người lao động Do cần phải có biện pháp để cải thiện môi trường thi công xây dựng, hệ thống thơng gió đóng vai trị chủ đạo 2- Lượng khí thơng qua tính tốn sở để chọn thiết bị thơng gió cho hệ thống thơng gió đảm bảo cung cấp khí thỏa mãn điều kiện lao động hầm 3- Lựa chọn sơ đồ thơng gió hợp lý để đảm bảo khí cho người lao động mà khơng ảnh hưởng đến không gian thi công đường hầm vốn chật hẹp Trình tự thiết kế hệ thống thơng gió gồm: - Xác định tổng lưu lượng gió cần thổi vào hầm pha lỗng khí độc hại Chọn máy quạt - Bố trí hệ thống thơng gió 99 4- Kết tính tốn áp dụng cho đường hầm dẫn nước thuỷ điện Ngịi Hút, so sánh với bố trí thực tế công trường phù hợp Kiến nghị Bổ sung vào quy phạm hướng dẫn thiết kế đường hầm thuỷ lợi Bộ thuỷ lợi ban hành phương pháp thiết kế thơng gió cho đường hầm xét đến mơi trường xây dựng khí độc , bụi, nhiệt độ, độ ẩm trình đào hầm 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Sỹ Lý, Hoàng Thị Hiền, Thơng gió, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội Dự án VIE/05/01/lux, An toàn vệ sinh lao động thi cơng xây dựng Hồng Hiền (2000), Thơng gió khí, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội Hồ sơ thiết kế kỹ thuật, vẽ thi cơng cơng trình thủy điện Ngịi Hút Nguyễn Duy Động (2005), Thơng gió kỹ thuật xử lý khí thải, Nhà xuất giáo dục Nguyễn Đình Huấn (2008), Thơng gió, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội Nguyễn Thế Phùng, Nguyễn Ngọc Tiến (2001), Thi công hầm, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Thế Phùng, Nguyễn Ngọc Tiến (2001), Thi công hầm, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Thị Lệ (2008), Giáo trình thơng gió, Đại học bách khoa Đà Nẵng 10 Phan Đình Đại (2004), Thi cơng cơng trình ngầm thủy điện Hịa Bình, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội 11 Phan Quang Vinh (2008), An toàn lao động, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội 12 Trần Ngọc Chấn (2008), Kỹ thuật thơng gió, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội 13 Thơng gió – Lâm Vĩnh Sơn 14 Thơng gió – Nguyễn Văn Chí, Đại học Kiến trúc Hà Nội 15 Võ Chí Chính , Điều hịa khơng khí thơng gió, Đại học bách khoa Đà Nẵng, Đà Nẵng 16 Vũ Trọng Hồng (2004), Bài giảng cao học thi công đường hầm thủy công, Đại học thủy lợi, Hà Nội 17 Vũ Trọng Hồng (2010), Bài giảng cao học cơng trình ngầm, Đại học thủy lợi, Hà Nội ... bẩn, thay đổi môi trường hầm, bảo vệ sức khỏe cho người q trình thi cơng hầm cần thiết Vì đề tài ? ?Nghiên cứu biện pháp thơng gió có xét đến mơi trường xây dựng trình đào đường hầm? ?? ứng dụng cho... trình đường hầm có xét ảnh hưởng yếu tố môi trường xây dựng Dựa sở lý thuyết thiết kế thơng gió thu thập tài liệu thực tế hệ thống thơng gió đường hầm Từ xây dựng phương pháp thiết kế thơng gió. .. thơng gió đường hầm 1.1 Đặc điểm phương pháp thi công đường hầm 1.2 Ảnh hưởng công đoạn thi công đến môi trường xây dựng 1.3 Những u cầu thơng gió q trình thi cơng đường hầm 1.4 Các phương pháp