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隧道进口洞门设计为削竹式;
明洞采用钢筋砼结构,洞顶采用碎石土及粘土隔水层回填、夯实;
隧道洞身衬砌按新奥法原理设计,采用柔性支护体系结构的复合式衬砌。
见表1《人行横洞、车行横洞及紧急停车带布置表》
表1人行横洞、车行横洞及紧急停车带布置表
名称
桩号
1号人行横洞
ZK42+987.129~YK42+970
2号人行横洞
ZK43+238.125~YK43+220
3号人行横洞
ZK43+738.125~YK43+720
4号人行横洞
ZK43+978.125~YK43+960
5号人行横洞
ZK44+478.125~YK44+460
6号人行横洞
ZK44+728.125~YK44+710
7号人行横洞
ZK45+228.125~YK45+210
8号人行横洞
ZK45+443.125~YK45+425
9号人行横洞
ZK45+988.125~YK45+970
10号人行横洞
ZK46+238.125~YK46+220
11号人行横洞
ZK46+738.125~YK46+720
1号车行横洞
ZK43+488.125~YK43+470
2号车行横洞
ZK44+238.125~YK44+220
3号车行横洞
ZK44+988.125~YK44+970
4号车行横洞
ZK45+738.125~YK45+720
5号车行横洞
ZK46+488.125~YK46+470
紧急停车带
YK43+450~YK43+490
YK44+220~YK44+260
YK44+950~YK44+990
YK45+700~YK45+740
YK46+450~YK46+490
ZK43+468~YK43+508
ZK44+218~YK44+258
ZK44+968~YK45+008
ZK45+718~YK45+758
ZK46+468~YK46+508
二、隧道作业卫生标准
1、隧道内氧气含量按体积不小于20%;
2、隧道内有害气体浓度允许值:
A、一氧化碳最高浓度30mg/m3。
在特殊情况下,施工人员必须进入作业面时,可为100mg/m3,30min内必须降至30mg/m3。
B、二氧化碳按体积计不得大于0.5%。
C、氮氧化物5mg/m3以下。
D、甲烷(瓦斯)按体积计不得大于0.3%,否则必须按煤炭工业局现行关于煤矿安全的有关规定办理。
3、隧道内气温不能高于30℃。
4、噪声不能大于90dB(分贝)。
三、风量及通风设备计算
1、设计参数
开挖断面面积(Ⅲ级围岩):
A=108m2;
衬砌后断面面积67m2;
一次爆破用药量G=220kg(Ⅱ级围岩循环进尺3m);
洞内最多作业人数:
按每工作面平均50人;
爆破后通风排烟时间:
t=30min;
通风管:
采用φ1.5m软管;
管道百米漏风率:
β=1%;
最大通风长度:
L=3600m(洞口至斜井口位置3471m)。
2、风量计算
总通风量从三个方面考虑,具体为按洞内允许最低风速计算得Q1;
按排除爆破炮烟计算得Q2;
按洞内最多工作人员数和设备计算得Q3。
通过计算,取其中最大值。
①按最小风速计算风量(每个工作面)
根据《铁路隧道施工技术规范》(JBJ204—86)规定,全断面开挖洞内最小风速为0.15m/s。
Q1=O.15x95x60=855m3/min
②按稀释爆破炮烟计算风量
Q2=(5Gb-AL。
)/t
式中:
G为每循环装炸药量,220kg;
b为炸药爆炸时的有害气体生成量,岩层中爆破取40;
A为隧道断面面积,108m2;
L。
为炮烟抛掷区长度,Lo=15+G/5=15+220/5=49m;
t为通风时间,30min。
经计算Q2=1290.3m3/min
③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lkW供风量取3m3/min,内燃机总功率为175×
2(装载机)+225×
7(运输车)=1925kW。
洞内作业人员每洞50人,每人供风量4m3/min。
Q3=3X1925+50x4X2=6175m3/min
根据计算,总通风量取其中的最大值6175m3/min,考虑巷道式通风沿隧道损失和混凝土运输车影响,取1.4倍系数,则风机提供的风量应为:
Q机=Q3×
1.4=6175X1.4=8645m3/min
洞内风速:
8645÷
60÷
67=2.15m/s(已衬砌段)。
④开挖工作面通风量计算
开挖面通风是由射流通风机送新鲜空气到离开挖面最近的车行通道,再由轴流通风机通过通风管送到开挖面,通风距离是从车行通道到开挖面,最大距离800m,需要的风量如上计算,最低风速需用风量为855m3/min,爆破排烟需1290.3m3/min,按稀释内燃机车废气计算风量,内燃机功率取175X2(装载机)+225X3(运输车)=1025kW,考虑功率利用系数O.65,则所需风量为2000m3/min。
根据此选用轴流式通风机SDF-N012.5,功率2×
110kW,通风量最大为2912m3/min,满足施工要求。
3、射流风机数量计算
①射流通风段通风阻力计算
通风阻力等于摩擦阻力和局部阻力之和。
A、隧道摩擦阻力
P1=αLUQ2/A3
α为摩擦阻力系数,对于混凝土衬砌隧道α=(29.4-68.7)X10-4,取α=0.006;
L为射流通风全长,根据车行通道位置,最长距离为2×
2991=5982m;
U为隧道周长,31.3m;
Q为通风量,8645m3/min÷
60=144m3/s;
A为已衬砌段面积,67m2。
由此计算:
P1=48.54Pa
B、通过车行通道时的摩擦阻力
P2=αLUQ2/A3
α同式
(2),对于喷锚支护巷道,α=(78.5~118)×
10-4,取α=0.01l;
L为车行通道长度,40m;
U同式
(2),23.8m;
A为车行通道面积,39m3。
故P2=3.66Pa
C、局部阻力
P3=ζβQ2/2A2
ζ为局部阻力系数,进洞口取0.6,出洞口取1,进入加宽段取O.04,出加宽段取0.1,左线进车通取2.8,出车通到右线取0.92,总阻力系数=0.6+1+5X(0.1+O.04)+2.8+0.92=6.02;
β为空气容重,1.2kg/m3。
其它参数已知,故局部阻力P3=16.68Pa
总的通风阻力P=P1+P2+P3=68.88Pa
②射流风机风力计算
Pi=βVi2φ(1-ψ)K
Pi为风压,Pa;
K为喷流系数,0.85;
Vi为射流风机出口风速,40m/s;
φ为面积比,φ=Fi/Fs=1.22/67=0.018;
Fi为射流风机的出口面积,1.22m2;
Fs为隧道横断面积,67m2;
ψ为速度比,ψ=Vs/Vi=2.15/40=0.054;
Vs为隧道内风速,1.80m/s。
经计算,Pi=27.79Pa
③射流风机台数计算
所需射流机台数:
n=P/Pi=2.5台,取3台。
四、通风方案及通风设备配备
1、通风方案
本标段隧道为独头通风。
为保证掌子面空气新鲜,隧道分三个阶段进行通风。
第一阶段:
在进洞1500m范围内,采用压入式通风方式。
左右洞各采用一台2×
110KW高效、低噪、节能轴流式通风机机压入式通风,设在洞口外约20~30米的位置,通过Φ1500mm拉链式软风管将新鲜空气压至开挖面附近,洞内污浊空气沿隧道排出。
为改善通风效果,在每个模板台车衬砌工作面附近设局扇加强通风。
第二阶段:
待开挖大于1500m时,施工通风采用两台QSF-1250强力射流风机(75kw,后期增加为三台)在轴流风机后方30m形成风幕。
两台SDF-N012.5轴流式通风机(2×
110kw)位于右线车行横洞后40m处分别向隧道开挖面直接送风(左线通风管需穿过车行横洞向左线开挖面供风),轴流风机后的通道都必须封死,右线的污浊空气从车行通道的人形通道排出。
轴流风机和射流风机的位置根据开挖进度每750m移动一次。
在施工过程中,根据隧道开挖距离和通风效果在横通道和左洞增加30kw射流风机加快污浊空气的排放效果。
第三阶段:
待隧道开挖与斜井工作面贯通后,风机移至隧道斜井处,通风方式同第一阶段。
详见图1《大坪山隧道通风示意图》
2、建议
大坪山隧道车行通道与隧道轴线正交,我部建议车行横洞变更为与右线夹角60°
,理由如下:
(1)角度改变后,在运营阶段,利于紧急情况下隧道内行车车辆能快速改变行车路线。
(2)由于第二阶段的通风方案采用巷道式通风,巷道式通风是利用洞内横洞设置风路。
车行横洞角度改变后,能极大地减小风阻,改善左洞的通风效果。
详见图2《大坪山隧道通风示意图(车行横洞角度改变后)》
3、通风设备配备
表2通风设备配备表
序号
设备名称
规格型号
功率
数量
备注
1
轴流风机
SDF-N012.5
2×
110kw
2台
2
射流风机
QSF-1250
75kw
3
SF-100
30kw
3台
根据通风效果增减
备注:
风管采用φ1500mm拉链式软风管,模板台车处增设局扇。
五、通风管理
1、隧道通风系统管理的好坏,直接影响施工安全与进度,拟成立一个通风管理小组,由具有通风知识的技术人员管理。
2、风流及其质量的监测:
通风管理人员在掘进过程中连续监测,在其它时间内也需经常监测,同时作好详细记录;
在每班工作期间,对风道内的风量至少量测一次。
如有不足,立即报告。
3、配齐缺氧及游离二氧化硅等检测试验所需的设备,为检测试验人员提供经批准的防毒面具。
4、防漏降阻
防漏降阻是实现长距离通风的技术关键,为使百米漏风率和通风阻力系数达到系统设计要求,采取如下技术措施:
A、选择优质风管材料:
选用长丝涤沦纤维做基布,压延PV塑料复合而成的增强胶布作风管材料。
B、加大风管节长:
节长增大到25~30m/节。
C、改革风管加工工艺:
以往缝纫机扎制方法为401型强力胶手工粘接。
D、改进风管联接形式。
E、提高风管安装质量。
5、加强通风系统的维护管理
保持通风系统良好的工作状况,必须加强对系统的维护管理,特别是长距离的软管,更需要经常检查、修补、调整、更换。
6、通风管在安装时设置在离底板(通风管底部)3m高的边墙上,车行横洞设置在洞顶。
必须做到平顺、挺直、紧扎、安稳,无扭曲、无褶皱。
风管的节长在已衬砌段越长越好,最好在50m以上,以减少接头漏风,降低局部阻力。
六、防尘措施
1、防尘卫生标准:
施工过程中,作业环境每立方米空气中的粉尘允许含量为:
含10%
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