风水电施工方案

新建铁路西成客运专线西安至江油段（陕西境内）XCZQ-8标段房家湾隧道1#横洞风水电系统专项方案中铁二十局集团公司西成客专8标十一工区二〇一四年二月二十七日房家湾隧道1#横洞风水电供应系统一、系统说明1号横洞隧道施工横洞长800m，正洞小里程方向施工841m，大里程方向2209m，考虑风机安装位置离洞口30m距离，最大通风长度为3033m，此段的通风问题是房家湾隧道施工的关键技术之一。目前，我工区洞口既有800KVA变压器一台，现有主要用电设备有：22m³/132kw空压机6台、75*2kw风机1台、洞外生产生活耗电100kw、洞内施工及照明用电100kw（其中混凝土75kw输送泵1台）。工区变压器容量已饱和。为满足施工需要，特对风水电供应系统作提前安排如下：二、高压供风系统1、总体概述根据理论计算，洞口设置空压机站一座（内设22m³/132kw空压机6台），直径200mm无缝钢管进洞，待大小里程各施工1500m（含横洞800m）处时，各设置容积为2m³储气罐1支以提升压力，而后小里程采用直径150mm无缝钢管送风至用风处，大里程继续以直径200mm无缝钢管向前供风，待施工至2300m（含横洞800m）处时，将先前设置在1500m处得储气罐移至此处，另加储气罐1支，直径150mm无缝管向前继续供风，直至贯通。2、可能遇到的情况依照计算，由6台空压机组成的高压风站是能满足独头施工最大耗风量需求的，但经与工区开挖工班及空压机司机多次交流，以工区实际情况，尚需考虑增加2-3台风冷式空压机（风冷式空压机占地小，工区已无可用于水冷式空压机安装的场地），与即有空压机站联合供风，方可确保施工用风无虞高压供风计算书见附件1。三、供水系统1、隧道用水量表1隧道用水量计算表序号用途单位单位耗水量全天耗水量备注1凿岩机用水t/h台0.24*25*3=300全断面3炮2喷雾洒水用水t/min台0.0330*0.03*10=910台洒水养护3衬砌用水t/h1.51.5*24=36全天4空压机用水t/d台55*6=306台5浴池用水t/次1515*1=151次6生活用水t/d人0.020.02*200=4200人7消防用水每3000m2,20L/s,灭火0.5h3600*0.02*0.5=36实际建筑面积8合计4302、水池容积36.94430*2.0*1.1)(24mQsQcCaV，取100m3。3、水管：根据隧道用水量计算出平均流量为：18m3/h，由于管路很长，当管径为80mm时水头损失过大，因此选择管径100mm。4、水池位置水池位置至配水点的高差H，按以下公式计算：fahhH2.1符号Hhahf含义配水点要求水头水头损失系数管道内水头损失取值36301.10备注湿式凿岩机需要水压管径100mm,水头损失可忽略不计由于隧道坡度为3.3%，上坡开挖，且管路很长导致水头损失极大，因此若按照正洞最高点配水点计算H值选择水池位置，势必导致施工难度和成本均要严重增加（管路长400m、水泵扬程接近200m），且水池与横洞的高差过大，水压过高，反而对施工不利。结合实际地形，综合考虑将水池选择在横洞顶的山头上，标高788m，与喇叭口横洞拱顶（762m）的高差为26米，与喇叭口正洞拱顶（767.26m）的高差为21米，与正洞最高拱顶（822.26）的高差为-34米。均无法满足H36m的要求，因此采用增压泵进行增压供水，分别设置在进入横洞内400m和进入正洞大里程1000m处，水泵型号为100SG70-40，流量70m3/h，扬程40m，功率15kw。5、水泵选择扬程H值计算：fahhH'考虑在洞口拦截河沟水蓄水后由水泵抽水为高山水池供水。河沟标高为723m，h’=788-723=65m，按照此高差的1.5倍选择水泵：采用卧式多级离心泵，80D54-20×6，扬程120m，流量54m3/h，水池内设水位自动控制装置。四、施工通风系统1、总体概述。根据本工程特点，房家湾隧道1#横洞按三个阶段进行。具体阐述如下：第一阶段(横洞施工)：使用SDF-No15通风机，安装在洞外30m左右位置，向掌子面压入通风。如图1所示。F横洞长794m图1第一阶段通风布置图第二阶段(进入正洞500m内)：原安装No15风机继续给小里程掌子面供风，另安装1台No18风机给正洞大里程掌子面供风，并在横洞内增加一台射流风机。确保洞内污浊的空气从横洞排出。如图2。F1:Q=3200m3/min,Ht=2900paN=90*2Kw双级调速φ1.8m.F1横洞长794mF2F2:Q=3900m3/min,Ht=5300paN=200*2Kw双级调速φ1.8m.图2第二阶段通风布置图第三阶段通风（正洞掘进500m后）：洞内增设射流风机辅助排风，距离岔口200m设1个，之后每隔600米设1个。为改善衬砌台车处的排风效果，可考虑在台车上安装小型射流风机。F1:Q=3200m3/min,Ht=2900paN=90*2Kw双级调速φ1.8m.F1横洞长794mF2F2:Q=3900m3/min,Ht=5300paN=200*2Kw变频调速φ1.8m.图3第三阶段通风布置图2、可能遇到的情况。参照以往类似工程，施工中常常遇到排烟困难而影响施工的问题，为此，拟按照进入正洞施工后每500m设置轴流风机一台（55kw），接力于主风筒处对主风筒的风压进行补强后继续向掌子面送风，以确保掌子面通风质量，从而确保施工的正常开展。通风计算书见附件2。五、供电系统1、总体概述第一阶段，横洞施工阶段。洞口安装800kva变压器1台，“T”接永临结合35kv输电线，降压为380v和220v两种输出电压，以满足横洞施工阶段的生产及生活用电需求。为有效增大输电距离，减缓电压降对施工的干扰，采用410v向洞内输送。（此阶段已经完成）第二阶段，由于正洞施工的陆续正常，加之洞口200*2kw通风机、混凝土输送泵、拟增加的螺杆式空压机等设备的投入使用，洞口需考虑高压进洞方能满足施工动力需求。初步计划为：增加1台1200kw的变压器，将35kv电源降压为10kv作为高压进洞，接洞内移动式变压器（功率为500kw，目前已到洞口）。同时，另加1台800kva的变压器将经过第一次降压而来的10kv高压二次降压为380v，作为洞口新增200*2kw风机及拟新增3台螺杆式空压机（单台功率为160kw）动力来源。用电计算书见附件3。综上，我工区目前风水电需求计划见附件4。附件1房家湾隧道1#横洞高压供风计算书1、总耗风量：根据要求，IV级和V级围岩采用三台阶法施工，高峰期使得凿岩机数量为10台，III级围岩采用半断面开挖，高峰期使用凿岩机18台。当III级围岩良好，考虑全断面开挖，高峰期使用凿岩机25台，为高峰状态。实际施工中一般喷砼与凿岩不同时进行，因此不计算砼喷射机用风量，只计算凿岩机最大耗风量。另外，1#横洞为进洞后为双向掘进，但施工以主攻方向为重，副攻方向为次，因此不安排两工作面同时凿岩作业。压缩机生产能力mqKQkq)1(）（漏备符号K备∑Qq漏KKm含义空压机的备用系数风动机具所需风量管路及附件的漏耗损失同时工作系数海拔高度对生产能力的影响系数取值0.8a0.85/0.91.08备注每台凿岩机3每公里漏风量1.510台以内0.9，10台以上0.85海拔750m表1风站生产能力计算表里程围岩类别凿岩机台数风站生产能力IV级三台阶三级围岩全断面III级围岩全断面开挖(高峰情况)小里程DgK283+911～DgK284+085IV1057.3DgK284+085～DgK284+405III1888.3121DgK284+405～DgK284+737IV1055.9大里程DgK284+737～DgK284+845IV1055.1DgK284+845～DgK285+975III1889.9123DgK285+975～DgK286+445IV1059.8DgK286+445～DgK286+825III1892.4125DgK286+825～DgK286+961IV1061.3根据计算，最大需要的风站生产能力为92.4m3/min，5台空压机的生产能力为5*22=110m3/min，满足要求。考虑1台空压机备用。当6台空压机全部开启时，其生产能力为6*22=132125m3/min，满足高峰用量。2、风压损失计算管路理论长度L=实铺长度+配件当量长度。预计风管长度3900m，按规范要求每500m装一个闸阀，每隔200m加设三通接头，风站进入横洞处设置90度弯头，横洞进入正洞处双管分流并变径。配件当量长度=（3900/500）*2.1+(3900/200)*7.1+14.2*2+3.6+2.1*2=191m，管路理论长度L=3900+191=4091m。规范要求高压风管管径选择应满足工作风压不小于0.5MPa的要求，为保证风动机具的风压，一般要求钢管终端的风压不得小于0.6MPa。依据风压损失计算公式：62102gvdlP，)1.0(151.02pdQv标，1.0)1.0(pt表2风压损失计算表符号△PλγVgdγtLQ标含义风压损失摩阻系数压缩空气的容重压缩空气在网管中的速度重力加速度风管内径温度在t时压缩空气的容重管路理论长度风动机具耗风量取值横洞及正洞内0.0150.0245109.73.79.80.212.9150060正洞内0.10.0264109.76.79.80.1512.92591备注0℃△P=0.015+0.1=0.115，钢管终端风压=0.8-0.115=0.685，在高峰状态下，即当Q标=75时，P=0.02+0.15=0.17，钢管终端风压0.8-0.17=0.63，均大于0.6，满足要求。工作面附近胶管长一般为30m，内径25mm，根据TY28型风动凿岩机耗风量查《高压风通过胶管中的压力损失表》得其最大压力损失为△P3=0.045MPa。胶管终端风压=0.685(0.63)-0.045=0.635（0.585），均大于0.5，满足要求。当掘进距离较长时，可考虑将风包安装在洞内。3、管道安装注意事项：管道敷设要平顺，接头密封，凡有裂纹、创伤、凹陷等现象的钢管不能使用。在主管道上每隔500m装闸阀一个，空压机站设有总闸阀，在主管道终端安设油水分离器，并定期放出管中聚积的油水。高压风管在安装前应进行检查，有裂纹、创伤和凹陷等现象时不得使用。由于胶管风压损失严重，要尽量缩短其长度，可采用主风管上接较大直径软管，安装分风器，再接直径软管连接。4、以上计算均只按照大里程为主攻方向，即大小两个里程不安排同时打眼作业，但根据以往施工经验及经与相关工班研究，大干期间我工区至少尚需配置3台产风量为27m³的风冷式空压机方能满足用风需要。附件2房家湾隧道1#横洞通风计算书（一）计算参数的确定1、供给每人的新鲜空气量按3m3/min。2、内燃机车1KW供气量为4.1m3/min。3、正洞最大一次开挖3m，炸药用量0.8kg/m3，爆破一次用药量最大303kg。4、放炮后通风时间按40min。5、正洞内摩擦系数分别为0.02。6、正洞通风管直径Φ=1.8m，管节长100m。百米漏风率1%，管内摩擦系数为0.01。7、正洞回风流速不小于0.15m/s。8、隧道内粉尘浓度，每m3空气中含有10%以上游离二氧化硅的水泥粉尘为2mg，含有10%以下游离二氧化硅的水泥粉尘为6mg，二氧化硅含量在10%以下，不含有毒物质的矿物性和植物性粉尘为10mg。9、隧道内气温不超过28℃。（二）大里程方向贯通前通风情况的计算分析1、风量计算通风最困难是在掘进到贯通前时，通风长度3033m，使用Φ1.8m软质风筒。①按洞内允许最低风速计算风量：Q1=V·A=0.15×146×60=1314(m3/min)式中：V—正洞最小风速0.15m/s；A—正洞开挖断面，取146m2。（衬砌后断面按110m2）。②按洞内最多人数计算风量：洞内最多人员按150人Q2=3×150=450m3/min③按排除炮烟计算风量：Q