高寒高海拔低氧巴朗山隧道施工总经验总结Word文档下载推荐.doc
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5.1.1风机参数 9
5.2通风措施 10
5.2.1主洞施工通风计算 10
5.2.2平导施工通风计算 12
六、行走机械冬季运行措施 14
七、结论 15
高海拔高寒低氧巴朗山隧道施工技术总结
一、绪论
巴朗山隧道地处川西高原,隧道海拔高度3850m。
本隧道极端最低气温-30℃以下,山顶终年积雪,每年冬期长达8个月;
气压低,隧道口气压为65Kpa,为海平面的60%;
含氧量低,大气含氧量约为11%,为海平面的62%,施工技术含量高:
砼防冻、抗冻、抗裂;
高原施工人员及设备缺氧;
复杂多变的地质,以炭质千枚岩、炭质板岩、板岩、砂岩为主,进口端地下水丰富。
目前,对于高原严寒地区隧道施工,可借鉴的经验较少,本隧道的高海拔、高寒、漫长冬季、又需连续作业等。
在施工中,电动空压机的效率大幅降低,通风困难,喷射混凝土回弹率大、早期强度偏低,二次衬砌灌注之前容易冻结,成型之后表面出现龟裂、麻面、且养护时间过长,影响工程进度,隧道处于干湿交替状态、地下水作用,易引起混凝土冻融破坏。
所以,总结好对本隧道的施工,尤其是混凝土的抗冻防冻技术、钻爆施工技术、施工通风技术、机械配套,对本隧道今后施工有重大的意义。
高海拔高寒低氧巴朗山隧道施工处于低气温、低气压、低含氧的施工环境中,比之一般地区在施工中施工作业、冻融破坏、内燃动力设备的效率降低、施工中的通风排烟等均需采取特殊的施工措施。
结合工程实际,对本隧道项目管理、施工机械配套、工通风、隧道混凝土施工防冻破坏等施工技术措施进行了研究与实施同步并行。
主要总结内容有:
施工组织管理、冬季施工防寒保温措施、平行双洞施工通风研究与实施、隧道施工设备配套模式。
二、科学的人性化项目管理
本隧道地处于低气温、低气压、低含氧的施工环境中,对施工人员身体素质、施工技术水平要求高。
本项目至2011年3月份进场后,由于离城镇偏远,开始组建临建设施,到2011年7月份临建方完工后,才开始正式主体工程施工。
由于引进的施工班组对本隧道的低气温、低气压、低含氧的施工环境不适应,造成施工进度极其缓慢。
2012年6月份,公司组织领导专项管理小组,进驻巴朗山隧道进行施工班组及人员重组管理,对不能适应高原环境、施工技术水平差的施工班组、施工人员、及管理人员给予清退、调换至其它工地,重新组织能适应高原环境施工条件、施工技术水平高的施工班组及管理人员进场,并对新进场人员进行高原隧道施工培训,说明目前本隧道施工比一般地区隧道施工的特殊性,重要性及目前工期的紧迫性,让新进场的施工人员对本隧道施工环境有了的感知的认识。
至项目施工班组及人员重组后,对项目管理人员工作责任分配细化到人头,实行本职工作责任制,避免了互相推诿逃避责任的不良现象,使施工班组有事可找,有问题可以及时解决,同时对项目管理人员及工班组制定新的奖罚措施等,使施工进度、安全、质量方面有了全新的进展,特别是施工进度比之前有了跨越式的进展。
在连续性施工的同时,项目部把施工人员的生活后勤保障作为首要任务解决,在工区营房安装热水暖气锅炉,保证施工人员在下班后有热水澡洗,休息环境有良好的睡眠条件。
同时项目部设立医疗室及氧吧室,并为施工人员定时定量发放劳保用品,保证施工人员的身体健康。
三、施工机械配套
在0~4000米范围内,海拔每升高1000米,大气压降低10%,内燃机功率损失相对于平原指标下降8%~12%,空气动力设备功效相对于平原指标下降10%~13%,且高原地区金属结构件的脆性断裂较平原地区高3~4倍。
在海拔高度为3850m上,内燃设备功率损失为35%,油耗上升25~30%,废气排放污染严重,低温启动困难,空气动力设备功效下降实测可高达53%,机械故障率比平原地区高2~3倍。
本项目于2011年7月份开工来,机械设备经过不断的更换调配,现配套使用的机械设备主要有:
柳工50装载机2台,40装载机3台,小松130挖掘机1台,小松220挖掘机1台,出渣重载汽车7台,8m3混凝土罐车3台,混凝土输送泵2台,自动喷砼车2台,人工喷砼机5台,120拌和站一座,70拌和站一座,螺杆式24立方空压机4台,活塞式22立方空压机2台。
机机设备用途分配,隧道:
小松220挖掘机1台、自动喷砼车1台、装载机1台50装载机与一台40装载机主要用于主洞开挖、支护、出渣及其它功用;
小松1300挖掘机1台、自动喷砼车1台、1台40装载机用于平导洞开挖、支护、出渣及其它功用;
拌和站:
120拌和站主要用于隧道二衬、仰拱填充、及喷砼料混凝土生产,70拌和站主要用于隧道喷砼料生产,当70拌和站出现故障或其它原可以用120拌和站进行生产喷砼料,确保掌子面开挖支护不受影响。
全自动空压机房
四、混凝土施工防寒抗冻措施
高原高寒地区隧道砼的抗冻施工措施初期支护喷砼和现浇衬砌砼在低温下施工冻结分为拌制、运输、施工过程中受冻和养护期间受冻。
养护期间是砼具有一定的初始强度后的冻结,更容易发生水分迁移,破坏程度大。
养护期间冻结由于受砼内外温度平衡过程的影响,其表面的冻结程度大于内部,解冻时对冻伤几乎无恢复性。
拌制、运输、施工过程中的冻结是砼不具备初始强度,内外冻伤基本一致,且在解冻后砼强度有一定的恢复性,但仍有较大损失。
隧道衬砌混凝土在运营期间主要是衬砌背后的地下水在低温条件下冻结膨胀产生应力破坏混凝土和混凝土毛细孔中的游离水在低温条件下冻结膨胀破坏以及反复冻融降低凝结力而降低混凝土强度,甚至破坏混凝土。
无论初期支护喷砼还是现浇衬砌砼在低温下施工冻结都分为两种情况:
即拌制、运输、施工过程中受冻和养护期间受冻。
无论哪一种冻结都是水分的迁移并导致水分重分布和冰晶的形成,但后者是砼具有一定的初始强度后的冻结,它比前者更容易发生水分迁移,破坏程度也大于前者。
养护期间冻结由于受砼内外(温度平衡过程的影响,其表面的冻结程度大于内部,解冻时对冻伤几乎无恢复性。
4.1冻结范围的现场测定
采用温度计隧道内的温度进行测定;
气温分别为50m隧道纵深为0°
C、100m为3°
C、200m为7°
C、300m10°
C、400m12°
C、为早上10时测点温度变化情况。
经测试结果表明距离洞口越近,温度越低,在衬砌到隧道掌子面随着岩层深度增加,温度进一步升高。
混凝土配料中的水泥在5°
C以上才会发生水化热化学反应,因此,洞内施工混凝土温度不存在问题,主要解决的是洞外混凝土生产、运输等过程时的保温采取措施。
4.2拌和站保温措施
为保证混凝土温度在5°
C以上,在拌和站安装热水蒸气锅炉,在料仓采用全封闭防寒棉铺设,仓内周围安装暖气管片及地热。
同时,仓内安装热风机,防止极低气温时无法保证仓内砂石料在5度以上。
料仓的暖气管及保温绵
砂石料进拌和仓的输送带全程安装暖气管,并采用铁皮及防寒棉全封闭包围,以保证在输送过程中砂石料温度不被外界冷空气所降低温度。
砂石料运输带的暖气管
拌和楼内拌和室采用暖气片保温,拌制的水先行加热至40~60°
C,进一步提高混凝土出仓温度。
混凝土入模后延长折模时间,确保混凝土达到终凝后强度上升到70%后方折除模板,以免混凝土因强度不够造成人为的损坏。
五、高原高寒地区长隧道通风改进措施
本隧道海拔3850米;
隧道口大气压63Kpa左右,氧气含量11%;
隧道单头掘进长度为4120米,隧道采用内燃机械作业,自卸汽车出碴。
由于海拔高度限制和施工条件的要求,隧道施工通风难度和要求就显得非常高。
隧道施工中主要污染源有爆破产生的炮烟和柴油工程机械排放的有害气体(尾气)。
低海拔地区氧气充足,柴油机排放的有害气体浓度较低,污染程度低,隧道施工的污染主要为炮烟所致。
但高原地区,空气中氧含量低,环境温度、湿度和大气压力均发生了较大变化,尤其是在负荷条件下,氧气进气量不足,导致柴油机的功率下降,有害气体的排放明显增加,污染严重,已成为高原隧道施工通风的控制因素。
柴油机工作时排出的有害气体受众多因素影响,其成分比较复杂,主要为CO、NOX和HC。
这些有害气体在有限空间的隧道内如果不及时加以稀释和排除,不仅直接影响施工人员的身心健康,而且作业人员劳动效率大幅降低。
5.1现场通风机参数选用
主洞风机布置
图4平导风机布置
由于风管经过二衬仰拱等作业区,洞内风管破损较多,在二衬台车附近有较大弯折,如下图:
风管弯折
风管破损
5.1.1风机参数
主洞风机型号为2台SDF(C)-No12.5,性能参数见表1,平导风机型号为2台SFD-III-No11,性能参数见表2。
表1SDF(C)-No12.5型隧道施工轴流式通风机技术性能参数表
速度
风量
(m3/min)
风压
(Pa)
高效风量
转速
(r/min)
最高点功率
(kW)
最大配用电机功率
高速
1600-2950
1300-5500
2400
1480
208
110×
2
中速
1080-1930
600-2510
1620
990
64.2
40×
低速
820-1485
340-1430
1220
740
27.6
20×
表2SFD-III-No11型隧道施工轴流式通风机技术性能参数表
1150-1950
900-4200
1600
105
55×
780-1350
410-1920
1100
32.4
17×
590-1020
235-1100
820
730
13.9
8×
5.2通风措施
通风设备与通风管等各种附件的增多,造成通风方案实施管理、维护困难。
隧道施工通风设计为平行双洞强制压入式通风模式,利用洞口的轴流风机将新鲜空气压入洞,然后在洞内每200m设置一台射流风机诱导排出的洞内运输车辆、炮烟、施工及人员等所产生的废气。
5.2.1主洞施工通风计算
(1)计算参数
断面大小:
S=74.44m2
一次爆破耗药量:
G=200Kg
通风距离:
L=4120m
洞内最多作业人数:
m=60人
爆破后通风排烟时间:
t≤30min
风管直径:
Φ=1500mm
管道百米漏风率:
β=2.0%
(2)风量计算
①按洞内最多工作人员数所需的新鲜空气,计算:
式中,q——隧规规定每人每人中需供应新鲜空气标准为3m3/min。
k——风量备用系数,一般取用1.3~1.5。
m——洞井内同时工作的最多人数,取60人。
②按稀释爆破炮烟计算风量
按全断面开挖,30分钟内稀释一次爆破使用最多炸药量所产生的有害气体允许的浓度,计算
③按最小风速计算风量(每个工作面)
式中,V为最小风速为0.15m/s。
④按稀释内燃机车废气计算风量
根据隧规规定,内燃机械作业时1kW供风量取4.5m3/
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