大沃山隧道通风施工方案.docx
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大沃山隧道通风施工方案
金温扩能改造工程JWSG-Ⅲ标段
大沃山隧道通风施工方案(DK99+041.43~DK105+164.87)
编制:
复核:
审核:
中铁二十二局集团有限公司
金温扩能改造工程JWSG-Ⅲ标段三分部
二○一三年五月十五日
大沃山隧道通风施工方案
(DK99+041.43~DK105+16.87)
一、编制依据
1、《高速铁路隧道工程施工技术指南》铁建设[2010]241号
2、《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》铁建设TB10753-2010
3、《改建铁路金华至温州铁路扩能改造工程大沃山隧道设计图》(金温扩能施(隧)-18)。
4、本项目编制的《实施性施工组织设计》。
5、现场勘测、调查等所收集的相应资料。
6、我部现有的施工设备、人员配备、技术力量、管理水平,以及新工艺、新工法等施工经验。
二、编制范围
金温扩能改造工程JWSG-Ⅲ标大沃山隧道正洞(DK99+041.43~DK105+164.87段)通风。
三、工程概况
大沃山隧道全长6123.44m,隧道最大埋深397m。
隧道区以低山(Ⅲb)为主,总体走向为北东~北西,标高约70~474m,相对高差约404m,坡度为20~40º,植被发育,多为灌木丛、松林及橘树,冲沟较发育。
测区大气降水部分通过地表沿丘坡径流排出,部分通过岩层裂隙及下渗于岩体中。
岩体中的地下水,大部分沿裂隙及破碎带运移至山体两侧坡脚,小部分存于岩体中。
受区域地质构造影响,大沃山隧道区发育具有一定规律的节理。
在各个断裂构造带附近节理相对发育,主要的节理走向与断裂的走向一致。
除受断裂构造影响和控制地区外,区内节理相对不发育。
隧址区未发现滑坡、崩塌、地陷、岩溶、采空区等不良地质现象,无含煤层,不存在瓦斯等不良气体对工程的危害。
四、通风设计
4.1总体设计思想
隧道设置1台SDF(C)-N013隧道施工专用轴流通风机,其最大配用电机功率为低速:
22×2KW,中速:
45×2KW,高速:
132×2KW(这样可以随着距离的增加逐步增加供风量)。
同时配备PVC增强维纶布制成的柔性风管,直径为1.6m,结构上采用在圆周上完全封闭形式,采用钢制宽边蓬圈,蓬圈间距为300mm,坚固耐用。
节长为20~50m,减少了接头个数,降低了接头的总泄露量和总阻力,安装管理方便。
4.2通风系统设计
4.2.1风量计算
根据实践经验,采用压入式通风系统出风口的风量Q需取以下几种情况的最大值:
①排出炮烟所需风量Q炮烟
②满足洞内最小风速所需空气量Q风速
③按照洞内同时工作的最多人数及稀释内燃机械废气所需空气量Q内燃+人员
经过计算,本隧道稀释炮烟所需空气Q炮烟最大,即Q需=Q炮烟,其计算式如下:
Q炮烟=
Q炮烟-工作面排出炮烟所需风量,m3/min
t─通风时间(min)
G─同时爆破的炸药量(kg)(本隧道每排炮所需炸药最大值为192kg)
A─开挖断面面积(m2)(本隧道最大开挖断面积A=83.65m2)
L─隧道全长或临界长度,(本隧道L=3700m)
P─通风管道的漏风系数,
L—管道长度,P100—平均百米漏风率,P100=(1.1-1.5)%,本隧道取P100=0.015
φ─临水系数(取0.5)
b─炸药爆炸时的有害气体生成量,岩层中爆破取40L/kg
Q风速=60×V×S
V-洞内永许最小风速,m/s(V=0.15m/s)
S-最大断面面积,m2(S=83.65m2)
Q内燃+人员=k×m×qn+∑wiTikNi(m3/min),
式中:
k-风量备用系数,采用1.1,m-同时最多的工作人员,m=55人,
qn-每一人员需要的新鲜空气,qn=3.0(m3/min)
k——功率通风计算系数,Ti——各台内燃设备时间利用率,
wi——各台内燃设备平均负荷率,Ni——各台柴油设备额定功率,
由此得出:
风机风量Q风机=pQ需
4.2.2隧道总风压(h总)
h总=h摩总+h局总
h摩总——管道摩擦阻力损失,h局总——局部阻力损失
4.2.2.1风阻系数Rf
Rf=
а─管道摩擦阻力系数,kg/m3,а=
其中入通常取0.012~0.015
p─空气密度(取1.2kg/m3)
Rf─风阻系数
L─风管长度,L=3700m,D─风管直径,D=1.6m
由于本隧道为长大隧道,所以长距离的通风系统管道的泄露是不可忽视的,故设计风量取了通风机风量与工作面的几何平均值,即:
Q=
4.2.2.2管道摩擦阻力损失h摩总
h摩总=RfQ2+hvohvo为管道出口动压损失,本处忽略不计,
通风机功率:
N=Ht×Q机/ηη—为风机效率
4.2.2.3局部阻力损失
h局总=ζhv=ζv3γ/2g
ζ—局部阻力系数(本处取0.185),γ—空气比重,1.2kg/m3,
v—风流经过断面形式变化后的速度(m/s),g—重力加速度,g=9.81m/s2
4.2.3风机、风管的选择
(1)经过上边一系列的计算,我们可根据计算出的Q机和h总初步选用通风机,可根据公式h总=RfQ2+ζv3γ/2g(hvo忽略不计)绘制管道特性曲线图:
当通风管道处于最长距离时,图中交点A满足高效稳定工作范围内,交点A处的风量QA大于Q机,同时交点A处的全压HA低于风机额定全压
经过上边的一系列计算和现场其他一些实际情况,我们决定采用SDF(C)-N013型隧道施工专用轴流通风机。
该风机具有高效、低噪、节能,变极多速等特点,节能效果非常明显。
SDF(C)-N013型隧道施工专用轴流通风机性能参数表:
型号
速度
风量
风压
高效风量
最大配用电机功率
SDF(C)-N013
高速
1695-3300
930-5920
2691
132×2
中速
1407-2219
406-2704
1813
45×2
低速
923-1670
237-1487
1360
22×2
(2)风管的选择
在施工条件允许条件下,风管直径取较大值有利于通风,根据隧道施工的实际情况,本隧道通风管直径取1.6m。
五、施工工艺
本隧道通风施工工艺图如下:
5.1安装风机
风机安装在洞口上风方向,支架要稳固结实,避免运转时振动摇晃,风机和风管接口处法兰间加密封垫,以减少局部漏风。
5.2安装风管
①使用风管前,要进行外观检测,保证无损坏。
②挂设风管要平、顺、直。
在作业时,先由测工在斜井的拱部标定出两条风袋的位置,使风袋可以顺直的沿着斜井铺挂下去,并每隔5m标出锚杆位置。
台车打眼后安装锚杆。
待风待进入正洞与斜井的交叉口,保持风袋以圆顺的角度进入正洞,然后沿正洞拱墙顺着正洞的坡度顺直铺挂下去。
③布设Ф6钢筋拉线,用紧线器拉紧,风管吊线在拉线下。
为避免Ф6钢筋受冲击波振动,洞内潮湿空气腐蚀等原因造成断裂,须间隔一个锚杆增设1个Ф10尼龙绳吊挂圈。
④为避免爆破对新风管产生破坏,同时使开挖工作面处于风流有效的射程范围内,风管末端安放旧风管,风管出口距工作面控制在50m左右。
5.3施工过程中通风系统的管理:
从施工通风的实际效果中我们还可以感觉到通风的好坏,与通风设备的安装质量及通风系统维护管理的好坏,有着十分重要的关系,应做到以下几点:
①通风机要有专人值守,按规程要求操作风机。
定期测试通风量、风速,检查通风设备的供风能力和动力消耗。
②风机尽量减少停机次数,发挥风机连续运转性能。
③洞内因渗水和温度变化的影响,风管内会有积水,要每月排水一次。
④施工过程中应注意对风袋的保护(如在装载机的行走过程中和二衬台车的推进过程中),尽量避免或减少人为的对风袋的破坏,如发现风袋有漏风的地方,应立即对风袋进行修补,对于严重破损而不能修复的管节,必须及时更换。
六、结束语
从设计过程及实际效果来看,科学合理的通风方式是正确进行系统设计、设备选型及营造优良作业环境的基础;为保证工作面的有效风量全面满足最低平均风速、作业人数、排除炮烟、稀释内燃设备废气等方面的要求,必须配备风量足够大的风机和严格控制管路的泄露量。
施工中的通风还要符合国家或部现行铁路隧道设计和施工规范的要求。
隧道内的空气成份每半月取样分析一次,含尘量每月检测一次。
施工时的通风,设专职人员管理。
无论通风机运转与否,严禁人员在风管的进出口附近停留,通风机停止运转时,人员不靠近通风软管行走和在软管旁边停留,不将任何物品放在通风管或管口上。
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