绥德隧道施工方案(报局指)

新建铁路太原至中卫（银川）线ZQ-VII标绥德隧道施工方案中铁二十一局太中银指挥部第三项目部2006年10月15日第一章工程概况及工程特点1、工程概况绥德隧道位于陕西省境内，东起绥德县义和镇，西至绥德县西北1～2km接五里店无定河特大桥，起讫里程为DIK247+275～改DK259+380，全长12105m，是本标段的重点控制工程。根据太中银铁路公司筹备组划界，改DK254+300～改DK259+380属于我管段施工范围。隧道在改DK256+724.95～改DK257+852.98段位于半径为4500m的曲线上，其它均位于直线上，隧道内坡度由改DK254+300分界里程以5.2‰的下坡至改DK256+000，变为10.5‰的下坡至改DK257+950，后变为11‰的下坡至改DK258+950，之后以3‰的下坡至出口。隧道最大埋深175m。出口采用翼墙式洞门。绥德隧道道床按无碴轨道设计，路肩至内轨顶面高度为0.901m。绥德隧道为了满足施工总工期的要求，同时考虑防灾救援、安全疏散的需要，以永临结合的观点，设置了四座施工斜井作为辅助坑道，其中3#、4#斜井位于我施工管段内，斜井施工参数见下表：绥德隧道施工斜井参数表斜井名称辅助坑道与线路交会里程斜井长度（m）井身倾角（°）平面夹角（°）运输方式3号斜井改DK255+1003975.990无轨运输4号斜井改DK258+2608974.0990无轨运输2、工程特点绥德隧道属于特长隧道，工程量大，设计理念新、质量标准高，设计开通速度为160km/h，远期目标速度为200km/h，结构物要求有足够的安全性、耐久性。隧道洞身地质条件复杂，本隧道主要为砂岩、泥岩、泥质砂岩及砂质泥岩，围岩级别主要为Ⅲ、IV、V级，洞口段为黄土。分别采用中隔壁法（CD法）、台阶法、全断面法施工。在施工和设计方面采用多项新技术、新材料、新工艺、新设备，施工工艺复杂。第二章临时工程施工方案1、电力施工方案①洞口高压配电设置各洞口从专用高压线T接至高压变配电中心，经高压配电后送出2路10KV线路，其中1路进洞经洞内的变压器降压后供衬砌、排水、照明等设备用电，1路经洞外变压器降压后供空压机站、搅拌站等生产和生活设施用电。为满足洞内施工用电需求，供电半径设计为1000m，当掘进超过1000m时，采用高压进洞，利用移动箱式变压器供电，每1000m移动一次，将移动式箱式变压器设于大避车洞内。中心高压配电站的控制和断电保护采用微机综合自动化管理系统，所需的控制、保护、各类自动化装置等功能全部自动化。为了保证不间断供电，在各洞口配备200kVA的柴油发电机组4台，组成400kVA的自备电站，设置S7-400KVA升压变压器1台，当主供线路停电时自备电站自动投入供洞内外全部施工生活用电。②用电设备选择配备电力变压器选择：电力变压器根据周围施工环境特点，为确保安全可靠和经济的供电，选择SFQS9-800/10和SC9-500/10型电力变压器，其中：洞内选用500kVA的防爆箱型移动式变压器；洞外选用800kVA普通节能型固定式变压器。各洞口变压器配置详见下表：工作面800kVA固定式变压器500kVA箱型变压器备注3#斜井21设拌合站4#斜井21设拌合站及小型预制场出口21合计6310KV高压进洞：主进线处设GN2-10/3000-CS7型高压隔离开关和FS6型负荷开关，以备主供电源停电时与外接电源彻底分离，及时启动备用发电机组供电。③保安装置洞内电力变压器均采用高压计量，保安装置设计有高压馈电线路漏电保护，保证施工人员的安全。高压均采用RM6的SF6组合柜，配合两进一出双回路供电，低压开关采用DZ15L和DZ20系列自动开关，漏电保护、过负荷和短路保护，这种配置高压侧闸操作快速，低压保护安全可靠。由于洞内供电半径较长，电缆中间接头多，为保证供电的可靠性，正洞洞内高压进线各采用两路YJLV22-10kv3×50交联聚乙烯钢带铠装电缆给洞内变电站供电，为避开风管以及台车等机械设备，高压电力电缆沿边墙布设，距轨顶高度3.5m。正洞内箱式电站均设计为两路电源进洞，正常状态下，各变电站分别由各自的供电电缆上取电，当一路电缆故障时在变电站内手动切换，做到两路电缆同时供电，互为备用。另外在施工进程中当需要进行移动，更换、新安装变电站或检修电缆线时，可将所有变电站切换到同一路电缆上用电，将另一路停电后，在停电的一路上作业，工作完成后再恢复到各自的供电电缆上。从而实现不间断供电。电缆头采用新型TCJ10-250型插接式电缆头，可方便地组装变换成中间头、分歧头和终端头，能极大地缩短电缆接续时间，提高电缆供电质量，减少投资。动力配电线采用VLV低压电力电缆，移动设备采用YEW重型橡皮护套电缆沿墙敷设。配电总开关选用AH系列耐湿热型，分开关选用DZL系列低压断路器和DZ15L系列带漏电保护的自动开关。④洞内照明照明负荷距洞口800m处，由洞外电源供电，以后的照明由洞内电源的变压器供电。照明供电均采用TN-S系统，即三相五线制，以各段变电站为中心向两端布置，最远端距离800m，负荷均布。用BLV-25mm2绝缘电线沿右侧边墙蝶式瓷瓶明配，间距15m，下侧距轨面4m。照明光源采用高效节能高压钠灯，每延长米按10瓦计，每隔15m一盏，安装在横担上沿。距离掌子面100m范围内，考虑作业人员集中，采用24伏安全电压供电。经DJMB2-5000照明变压器隔离降压后为照明提供电源。2、施工通风方案①通风方案的确定绥德隧道根据确定的施工方案和工期安排以及施工顺序情况，通风采用长管压入式通风方案，必要时在局部安装吸出式风机进行混合通风。绥德隧道施工通风根据实际情况分为如下几个阶段：第一阶段：隧道施工初期，斜井与正洞没有贯通时。其通风方案详见《第一阶段施工通风方案示意图》。第二阶段：斜井与正洞已经打通，并通过斜井进行正洞掘进，但是各施工工区负责的施工的正洞之间还没有贯通时。其通风方案详细见《第二阶段施工通风方案示意图》。第三阶段：隧道施工后期，已经有部分施工工区伍负责施工的正洞贯通时。如果还按照原来的通风方案进行通风，由于通风线路加长，成本增加，并且通风效果不好，为此启动第三阶段通风方案，主要是将部分轴流通风机移到正洞内，缩短由风机到掌子面的距离，同时在斜井底部设置抽出式风机加强对污浊空气的抽排，使其经过斜井排出。具体通风方案详见《第三阶段施工通风方案示意图》。②风量计算隧道内所需风量按照下列几种计算方法进行计算，并取计算结果的最大值作为供风的标准。⑴按洞内同时工作的最多人数计算Q=qmk(m3/min)；q-每人每分钟呼吸所需空气量q=4m3/min；m-同时工作人数，正洞取m=130人；k-风量备用系数，取k=1.15；由此得Q1=qmk=4×130×1.15=598m3/min；⑵按稀释内燃设备废气计算工作面风量NkkQ2124；内燃机功率使用有效系数6.01k；内燃机功率工作系数8.02k；内燃机功率之和kWN800；内燃机每千瓦需要风量3m3/min；min/115233212mNkkQ；⑶按允许最低平均风速计算；Q3=60AV；A-隧道开挖断面面积，取A=125m2；V-允许最小风速，取V=0.15m/s；Q3=60AV=60×125×0.15=1125m3/min；⑷按照爆破后稀释一氧化碳至许可最高浓度计算采用压入式通风：工作面需要风量Q4=(m3/min)，式中：t--通风时间，取t=30min；G--同时爆破炸药用量，按Ⅲ级围岩考虑，每循环最大进尺取3.5m，正洞取1.05kg/m3，则G=125×3.5×1.05=460kg;A—隧道断面积，取A=125m2；L—掌子面满足下一循环施工的长度，取300m；则采用压入式通风时，工作面需要风量Q4=＝2247m3/min；取上述四种计算中的最大值作为通风设计量，即风量取2247m3/min。根据施工安排单口掘进最大长度按L=2705m。风管漏风系数100/1/1lcP=1.59，(β=0.017，L=2705m)；通风机供风量Q太供=PcQ4；则Q太供=1.59×2247=3570m3/min，取：3600m3/min。风机全压(1)管道阻力系数风阻系数Rf=6.5aL/D5，摩阻系数3/00225.08mkg取软管直径D=2.0m、1.8m、1.5m。管道长度L=2705m，求值Rf见下表：322300125460308.73228.7LGAt第一阶段施工通风方案示意图改DK255+1003号斜井起点里程改DK254+300太原隧道出口里程改DK259+380改DK258+2604号斜井起点程2×110KW通风机第二阶段施工通风方案示意图隧道出口里程改DK259+3804号斜井起点里程改DK258+2603号斜井起点里程改DK255+100改DK254+300太原22×2×12×110KW通风机`第三阶段施工通风方案示意图吸出式风机2×110KW通风机3号斜井起点里程改DK255+1004号斜井起点里程改DK258+260管道阻力系数Rf计算表LD1.51.82.027055.212.091.24(2)风管直径选择根据以前的施工经验、隧道断面以及目前常用性能稳定的风机选定通风管直径，本标段隧道施工通风管直径均采用2.0m。(3)管道阻力损失管道阻力损失Hf=RfQjQi/3600+HD+H其他式中Qj——通风机供风量，取设计风量，m3/min；Qi——管道末端流出风量，m3/min；HD——隧道内阻力损失取50；H其他——其他阻力损失取60；风机设计全压H=Hf=RfQjQi/3600+110；绥德隧道风机全压:H=(1.24×2247×3600)/3600＋110=2896Pa；风机功率计算风机功率计算公式：W=QHK/60η；式中：Q—风机供风量；H—风机工作风压；η—风机工作效率，取80%；K—功率储备系数，取1.05；风机功率为：W=3600×2705×1.05/(60×η)=213Kw。通风设备选择由上述计算，选用风机如下：绥德隧道施工通风风机选用2DT-12.5型，风量3600m3/min，电动机功率2×110KW。根据各施工区段承担施工任务长度不同及斜井与正洞断面尺寸等因素综合考虑，风管直径选用1.8m或2.0m。3、高压供风方案高压风采用电动空压机组成压风站集中供风方式，分两阶段供应，即洞口段1.5km范围内在洞外设置电动空压机组集中供风；施工超过1.5km后，在洞内进行增压，供洞内钻眼、喷射砼等施工用风。高压风管直径采用φ250mm无缝钢管，进洞后采用托架法安装在边墙上，沿全隧道通长布置，高度以不影响仰拱及铺底施工为宜。主管道每隔300～500m分装闸阀和三通，以备出现涌水时作为排水管使用，管道前段距开挖面30m距离主风管头接分风器，用高压软管接至各风动工具。空压机配备按洞内风动机械同时工作最大耗风量及管道漏风系数等计算。mkkQQi1：安全系数电动取0.3～0.5。k：空压机本身磨损的修正系数取1.05～1.10。mk：不同海拔高度的修正系数取1.14。Q：风动机具同时工作耗风量总和。nqqQnq：管道漏风系数取1.15。同时工作的各种风动工具耗风量21KKqNqN：使用台数。q：每台耗风量。1k：同时工作系数取0.85。2k：风动机磨损系数取1.10。总风量按各工作面全部采用风动工具凿岩，正洞工作面按28台风枪考虑，每台耗风按3m3/min计，二个工作面喷射混凝土同时用湿喷机，每台耗风量按16m3/min计，则正洞每个洞口总耗风量为：16×3+16×2=80m3/min；斜井正洞按两个工作面，每个工作面按28台风枪考虑，每台耗风按3m3/min计，二个工作面喷射混凝土不同时用湿喷机，每台耗风量按16m3/min计，则正洞每个洞口总耗风量为：28×3+16=100m3/min；斜井每个工作面总耗风量为:28×3×2+16=184m3/min。根据计算所得总耗风量，在绥德隧道正洞进、出口