隧道反坡排水专项方案Word格式文档下载.docx
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对坡度较大隧道施工对排水电机扬程要求相对较高,所以采取集水坑反坡道排水方法,在隧道施工过程中分段开挖反坡排水沟,在每一段终点开挖集水坑,设抽水机一台,把积水抽至最终一段反坡,最终一个抽水机将积水排除洞外,采取接力方法将水抽至洞外污水沉淀处理池。
以下图1所表示:
图1小集水坑排水示意图
集水坑间距离Lk(米)用下式计算:
Lk=hk/(is+ik)
式中hk——反坡水沟开挖最大深度,通常不超出0.7米;
is——线路坡度;
ik——水沟底坡度,大于2‰。
计算可知Lk=hk/(is+ik)=0.7/(0.0193+0.002)=32.86m,则将军山隧道反坡段900m,理论需最少设置27个小集水坑。
而实际施工现场计划采取扬程150米水泵,所以根据90米设置一道集水井共设置10道,能满足现场排水要求。
3.3.2长距离集水坑(水仓)排水
隔开较长距离开挖集水坑(水仓),设置泵站,开挖掌子面积水设置临时集水坑汇水用临时水泵抽到最近积水坑(水仓),再由水仓经主抽水机排到洞外,图2所表示。
图2长距离集水坑排水示意图
这种排水方法优点是所需抽水机数量较少、固定,利于检验和维修,缺点是要安装较长排水管,增加工时,且掌子面临时抽水机需要随掌子面掘进而拆迁前进。
在隧道较长、坡度较大、涌水量较大时采取。
集水坑排水通常分为两个阶段。
第一阶段为初始阶段,在没有形成下一个固定水仓和泵站前排水,第二阶段为形成固定水仓和泵站后排水。
第一阶段,在未形成下一个固定水仓、泵站前排水。
此阶段排水比较困难,尤其是在坡度大、涌水量大情况下,怎样组织这个阶段排水工作,将直接影响到前方掌子面施工安全及施工进度。
第一阶段关键采取临时水泵和临时排水管。
临时排水管数量应依据设计最大涌水量及现场实际情况决定,并配以临时水泵随掌子面移动。
水管和水泵和掌子面应保持50~70m距离,确保掌子面在突发涌水时候积水线不超出掌子面后退50m距离;
同时在掌子面爆破时也能够降低对水管和水泵损坏。
假如洞口或变坡点到水泵之间裂隙水或散水较大,且距离过长,则需要挖出临时水沟,设置一个小型临时集水坑,把水引流聚集到临时集水坑,在临时集水坑安装水泵,把水由临时集水坑水泵抽到洞口或顺坡水沟,尽可能降低流到前方施工掌子面水量;
同时掌子面水也可抽到临时积水坑,从临时集水坑统一抽到洞口或顺坡水沟。
为方便施工和引流,临时排水管应和临时水沟应设在同一侧。
第二阶段为形成固定水仓和泵站以后排水。
此阶段排水能够分为两个过程:
第一个过程为施工掌子面到水仓泵站排水,第二个过程为泵站到上一个泵站、洞口或顺坡水沟排水。
第一个过程排水和未形成固定水仓和泵站前排水方法相同。
第二个过程就是水仓泵站建成以后,含有一定积水能力。
把掌子面积水抽到固定水仓,后方散水和裂隙水也可经水沟引流到水仓,当水仓容量达成安全警戒线时,再由水泵经正式排水管排到洞口或顺坡水沟。
正式排水管应依据现场实际情况安装,要满足排水要求且不能影响正常施工及运输,最好设在临时排水管对面,和掌子面有一定距离后即可进行安装,等到水仓和泵站形成后,立即进行水泵安装、和排水管连接,形成排水能力。
全部正常使用、备用、检修水泵要配置对应独立管路。
正式排水管必需连接牢靠,避免漏水。
考虑到排水管所受自重及水压力和重力,正式排水管应尽可能使用钢管,每节钢管下设置基座,用焊接方法连接牢靠,排水管坡度应和隧道施工坡度相同。
正式排水管数量依据设计最大涌水量及实际情况进行安装,各级泵站之间呈递减形式,即离洞口或顺坡水沟最近泵站配置排水管最多,最远最少。
当固定水仓和泵站形成工作能力后,临时排水管及临时水泵能够拆除,伴随掌子面前移。
第二阶段排水步骤为:
临时排水管或临时积水坑将水排到固定水仓,再由固定水仓将水抽到上一个固定水仓,如此接力,最终将水排到洞口污水处理池,达成排水目标。
经过对两个方案优缺点进行分析比选,决定将军山隧道反坡排水采取长距离集水坑(水仓)排水法。
3.4水仓及泵站修建
3.4.1水泵配置
水泵型号选择,应依据工艺步骤、排水要求(最大涌水量)从多个方面加以考虑:
最大涌水量、液体性质、扬程、管路部署、操作运转等。
将军山隧道出口反坡排水区中心泵站排水能力根据设计最大涌水量1.2倍考虑,备用泵站根据主泵排水能力50%配置。
最大涌水量是选择水泵型号关键数据之一,依据最大涌水量选择水泵功率,水泵功率将直接影响到整个排水系统排水能力。
选择时以最大设计涌水量为依据,同时考虑到特殊情况和突发情况,为最大设计涌水量选择一个适宜安全系数,通常抽水机功率应大于排水量所需功率20%以上,并有备用抽水机。
Q计算流量=7449×
1.2÷
(24×
60)×
10=62.1m3/h
所以选择上海蓝升泵业出产300WQ800-20-90型潜污泵,抽水量为800m3/h,扬程为20m,功率75KW,需要3台(临时水仓,固定水仓各一台,备用一台),小水泵2台移动临时排水(备用一台),备用1台,检修用1台,共6台。
3.4.2水仓修建
⑴水仓平面位置选择
因为将军山隧道全隧全部采取反坡排水,其高差为:
高差计算H=900×
7.5‰=17.28m
选择上海蓝升泵业出产300WQ800-20-90型潜污泵,扬程为20m,
20m>17.28m,将军山隧道只需设置一个水仓即可满足施工需要。
水仓设置位置不能影响正常施工,同时也要确保施工时不会造成水仓和泵站内配置及配电装置损坏,选择将水仓设置在距离隧道洞口600m处隧道中部能够满足施工需求。
⑵水仓几何尺寸确实定
依据隧道最大涌水情况下10分钟水仓蓄水量大小,选择水仓几何尺寸,设计最大涌水量为7669m3/d,则水仓10分钟水畜水量为27.49
设置一个(10m长×
2.5m宽×
2.5m深)容积62.5m³
水仓满足排水需要。
依据计算及对施工现场分析将军山隧道在距离隧道洞口处设置一个(10m长×
2m宽×
2.5m深)水仓。
⑶掌子面临时集水坑设置
依据现场水量情况用挖机在隧道左侧挖开满足汇水要求容积临时水坑,用塑料布铺设坑底及坑壁预防坑内水渗漏入地基。
水仓设置以下图所表示
施工排水纵向部署示意图
3.4.3排水管路
依据洞内水量情况,结合选配抽水设备,正常施工排水采取3套管路(可依据隧道施工后洞内涌水情况增加管路):
2套为Φ300mm管材均为无缝钢管(一套检修备用,一套日常使用)2套管路均伴随掌子面跟进;
1套为Φ80mm消防软管(工作面上移动积水)。
工作掌子面排水采取移动式水泵,管路为Φ80mm消防软管,抽排至临时集水坑内。
具体部署见管道平面部署图:
将军山隧道排水设备表
隧道名称
设计涌水量(m3/d)
泵站位置
水泵型号
水泵数量
备用数量
维修数量
抽水能力(m3/h)
扬程
固定水管直径(mm)
移动管路直径(mm)
将军山隧道
7449
D3K400+628
300WQ800-20-90
2
1
800
20
300
掌子面
50QW15-15-1.5
15
80
3.5排水供电
为确保洞内排水正常进行,不因电路问题造成抽排工作间断,设置一条专用供电线路。
因为水泵功率较大,新用电源电压为380V,所以泵站用电引入380V稳定电源。
排水中心泵站必需安装电表。
为确保洞内道路无水干爽,必需修建好两侧排水沟,确保洞内渗水经过侧沟引入集水坑内,预防在洞内道路上漫流。
(1)供电系统和隧道瓦斯监控系统联锁控制
依据相关要求,瓦斯隧道施工洞内供电必需做到“三专”、“两闭锁”即:
专用变压器,专用开关,专用供电线路,瓦斯浓度超标时和供电闭锁及压入式通风风机和洞内供电闭锁。
所以,高瓦斯工区和瓦斯突出工区内主通风机、局部通风机、射流风机和洞内和之对应工作面电气设备,必需和瓦斯监控系统进行风电、瓦电闭锁,当通风机停止运转时,应能立即自动切断局部通风机供风区段一切电源。
(2)接地保护系统:
依据要求,瓦斯工区内配电变压器严禁中性点直接接地,严禁由洞外中性点直接接地变压器或发电机直接向瓦斯隧道供电。
瓦斯隧道必需采取独立接地保护系统。
所以,本隧道接地保护系统系统设计采取MBVS-25mm2黄/绿双色PE接地保护线,从洞口集中接地处向洞内架设,洞内每200米施做反复接地,洞口集中接地和洞内反复接地处接地电阻不得大于1.5Ω。
洞内反复接地极使用厚度大于6mm面积大于0.7m2镀锌钢板,可安装在洞内积水坑、水沟或预留洞室内。
专用保护接地线不许可断线且不许可安装任何开关,洞内36V以上和因为绝缘损坏可能带有危险电压电气设备金属外壳、构架等,全部必需和专用保护接地线可靠连接,其接地网上任何一保护接地点接地电阻值不得大于2Ω。
(3)设置捡漏继电器:
低压馈电线路上,必需装设能自动切断漏电线路检漏装置:
①施工现场总隔爆开关至分路隔爆开关设置两级捡漏继电器,两级捡漏继电器额定漏电动作电流和额定漏电动作时间应作合理配合,使之含有分级保护功效。
②捡漏继电器应装设在总电源隔爆断路器负荷侧和分路隔爆开关负荷侧。
③捡漏继电器选择应符合先行国家标准《剩下电流动作保护器通常要求》GB6829和《漏电保护器安全和运行要求》GB
13955要求,额定漏电动作电流应小于15mA,额定漏电动作时间应小于0.1s。
④和总电源隔爆断路器配合捡漏继电器额定漏电动作电流应大于30mA,额定漏电动作时间应大于0.1s,但其额定漏电动作电流和额定漏电动作时间乘积不应大于30mA〃s。
(4)防雷接地:
为了预防雷电波及隧道内引发瓦斯爆炸,全部进洞线路,包含动力电缆照明电缆、瓦斯监控系统电缆及通信电缆均需在洞口安装避雷器。
所以,在多种电缆向洞内敷设时,必需严格实施本要求,安装和其相配套氧化锌避雷器,洞口防雷接地电阻不得超2欧姆且要定时检验测试。
进洞其它风、水管线也必需在洞口处和专用保护接地极进行连接,以防雷电和静电传入洞内。
(5)备用电源:
依据相关要求,高瓦斯隧道主扇供电应配置两套电源,隧道内采取双电源线路,其电源线上不得分接隧道以外任何负载。
为确保隧道通风、照明及监测系统等一级负荷供电,在公用电网停电10分钟内,开启二台发电机组供给一级负荷用电。
电气设备防爆性能检验和处理:
①多种电气设备和施工机械防爆安全性能,必需经专职人员检验,确定合格后方可许可进洞使用。
②防爆性能失效电气设备,应立即处理或更换。
③非专职电气值班人员,不得私自操作电气设备。
电气操作必需使用专用工具。
3.6反坡隧道排水灵活处理关键点
在隧道双侧设置排水沟,排水沟大小要依据隧道坡度和涌水量大小确定。
抽水设备要依据隧道洞内涌水量大小及集水坑汇水情况而定,同时水泵扬程要参考隧道坡度和起始点高差,要尽可能做到有一定富余量。
3.7洞外防水、防汛及防山洪方法
在隧道进口处做好排水方法,做到排水通畅,并在洞口增加截水横沟,预防地表水和施工排水倒灌进洞,依据洞口水量情况可合适加大横沟断面,并在沟顶加盖铁板,做到排水和行车互不影响。
3.8洞外污水处理
将污水排放至洞口原有排水沟内,在经过沉淀池沉淀后(已建)排至原有道路边沟内。
3.9排水系统抢修
建立抢修小组,由风水电架子队长王磊担任组长,立即对出现问题部位进行抢修,并在生活区贮备潜水泵和水管,全部水泵配置均按使用一套、备用一套、维修一套标准进行配置。
当水泵出现故障时,施工队立即联络风水电架子队长王磊,立即安装备用水泵,确保积水立即排出,原水泵立即修理作为备用水泵待用。
当排水管路出现故障时,施工队立即联络风水电架子队长王磊,立即将水泵连接至备用排水管,立即修复故障排水管作为备用排水管待用。
常见故障及处理方法见下表。
常见故障及处理方法
序号
常见故障
故障原因
处理方法
1
水泵不出水/水流量不足
1、进出口阀门没有打开,进出管路阻塞,叶轮番道叶轮阻塞
2、电机运行方向不对,电机缺相转速相对较慢。
3、吸入管漏气。
4、泵没灌满液体,泵腔内有气体存在。
5、进口供水瀑布足,吸程过高,底阀漏水。
6、管路阻力过大,泵选型不妥。
7、管道、泵叶轮番道部分阻塞,水垢沉积、阀门开度不足。
8、电压偏低。
9、叶轮磨损。
1、检验,去除阻塞物。
2、调整电机方向,紧固电机接线。
3、拧紧各密封面,排除空气。
4、打开泵上盖或打开排气阀,排尽空气。
5、停机检验、调整(并网自来水管和带吸程使用易出现此现象)。
6、降低管路弯道,重新选泵。
7、去除阻塞物,重新调整阀门开度。
8、稳压。
9、更换叶轮。
功率过大
1、工作状态超出了额定流量使用范围。
2、吸程过高。
3、泵轴承磨损。
1、调整流量,关小出口阀门。
2、降低吸程。
3、更换轴承
3
水泵有杂音/振动
1、管路支撑不稳。
2、输送介质内混有气体。
3、水泵产生气蚀现象。
4、水泵轴承损坏。
5、电机超载发烧运行。
1、稳固管路。
2、提升吸入压力、排气。
3、降低真空度。
4、更换轴承。
4
水泵漏水
1、机械密封磨损。
2、泵体有砂孔或破裂。
3、密封面不平整。
4、安装螺栓松懈。
休整或更换零部件,固定紧螺栓
四、各项确保方法
4.1组织管理确保
在排水施工上不仅需要一套完善、合理排水系统,还需在管理上给予加强,才能达成预期效果。
为此不仅成立了专业排水班,设班长1人,副班长1人,设备检修2人,水泵站管理人员2人。
还制订严格值班制度。
隧道作业面隧道排水日常工作坚持班长、副班长轮番24h值班制,并制订抽水统计表进行统一管理,发觉问题立即处理,汇总问题进行总结分析。
4.2安全技术保障方法
对施工技术人员进行技术和操作培训,针对部分技术特点和操作要领作关键讲解和现场示范。
对用电排水设备要确保电路安装正确,检验转向是否正确,设置接地装置及标志,要严格根据安全用电方案办理,做到一机一闸一漏。
水泵冷却采取下一个泵站抽上来水直接浇至排水泵上进行冷却。
因为洞内均为渗水,即使使用水泵为污水泵,一旦在进水口处产生淤积将造成堵泵。
为此,需要对坑内污水进行搅合,施工中采取在水泵和管路接口处安一处出水口并安装阀门,利用抽水高压水不停对进水口处进行冲搅,同时利用高压风进行冲吹,预防淤泥淤积。
针对隧道施工特点,施工人员对隧道内排水沟及集水坑内污泥杂物要立即进行清理,对管路要定时检验维修,定时用清水进行冲洗。
在集水泵进水口包裹铁窗纱,同时把水泵或进水口放在竹筐内,能够预防污泥及杂物进入而发生堵塞。
当水位下降超出底座,间隙出水时,应立即停机检验,运行一段时间后,须进行维护保养。
立即地进行保养和维修确保设备正常运转必需方法。
对隧道内抽水设备要定时进行安全检验,并派专员负责管理,做到二十四小时轮番值班,建立严格值班管理制度。
对易损排水设备及管理配件要有必需贮备和供给上保障。
五、应抢救援预案
为确保可能在将军山隧道施工中发生突泥涌水事故后,抢救工作程序化、科学化、机动化,把人员伤亡和经济损失降低到最小程度,并明确在抢救预案中机构设置和相关部门、人员在应急中职责,特制订本预案。
5.1应急资源
5.1.1人员
中铁十五局成贵铁路项目部桥梁分部成立以项目经理为组长,书记、副经理、总工程师为副组长、各部门责任人、施工现场责任人、调度员、值班电工、抢险人员为组员应抢救援工作小组。
5.1.2物资、机具、设备
报警系统及通讯设备:
对讲机、电话、手机等通讯设备。
应急设施及机具:
防爆电线、电缆、电灯、手电筒、应急灯、移动配电箱等照明所需物料;
装载机、挖掘机、自卸汽车、抽水机等抢险设备。
其它材料工具:
钢筋爬梯、救生绳、救生圈、木材、型钢、铁锹、撬棍、钢丝绳,枕木等。
伤员抢救设备:
伤员担架、消毒剂、抢救箱。
救护车辆及交通工具:
指挥车、微型车、材料运输车等。
5.1.3洞内紧急逃生设施设置:
隧道两侧安装钢筋爬梯并挂逃生绳和足够数量救生圈。
隧道内作业人员密集地段在拱部设置逃生平台并设抢救箱。
5.2应急组织机构
5.2.1分部成立应急领导小组
组长:
刘宪军
副组长:
张德才、傅志宇、张家荣
组员:
张晓琛、宋伯华、周良华、虎入林、杨洪德、李忠来
施工现场责任人:
杨洪德
抢险人员:
将军山隧道作业队全体施工人员
5.2.2责权
(1)组长刘宪军全方面负责组织应抢救援预案编制、交底、培训和演练,负责开启、实施和调动所需人员、物料等资源供给。
(2)副组长张德才、傅志宇、张家荣具体负责发生隧道突泥涌水事故后,应急预案开启和应急预案全方面实施。
(3)调度:
负责信息搜集和内外部(外部:
当地政府、医疗救护部门紧急联络电话)、上下级联络汇报工作,并按要求向上级等相关部门汇报;
同时根据领导决议和安排进行上传下达;
做好抢救工作中车辆、物料、人员等调遣工作。
(4)工程部门:
负责隧道突泥涌水事故应抢救援预案编制和演练培训;
负责应抢救援期间抢险方案制订和风险再评价。
(5)安质部门:
负责隧道突泥涌水事故应抢救援预案编制审核,不停完善应抢救援预案。
参与应抢救援期间抢险方案制订和风险再评价。
(6)物资部门:
负责隧道突泥涌水事故应抢救援预案所需机电设备、物资、材料配置。
(7)现场安全员:
负责隧道突泥涌水事故应抢救援期间人员疏散,现场保护和秩序维持等工作,并帮助相关部门、人员进行事故调查和处理。
(8)财务部门:
负责隧道突泥涌水事故应抢救援期间所需资金筹备、使用和管理。
(9)施工现场责任人:
做好相关人员对隧道突泥涌水事故故应抢救援预案培训和演练工作,并帮助应急小组组员进行抢救。
(10)抢险人员:
在接到隧道突泥涌水事故消息后,立即组织人员在第一时间赶到事故现场进行事故抢险(救)工作并帮助保护好事故现场。
5.3工作程序
5.3.1汇报、联络
(1)发生隧道突泥涌水事故后,施工现场责任人应尽可能组织疏散和抢险,并立即向分部领导汇报,在通讯工具无法接通时,可采取传输方法,争取第一时间,进行救援。
(2)调度立即汇报项目部。
(3)项目经理应立即汇报项目部并召集应急领导小组组员,应急领导小组组员根据应急预案中要求责权开展工作。
5.3.2应急汇报
隧道突泥涌水事故发生后,项目责任人在1小时内将事故发生时间、地点、伤亡人数及事故简明经过用传真或电话汇报当地人民政府安全生产监督管理部门和上级主管部门。
5.3.3现场处理
隧道突泥涌水事故有些人员伤亡时通常需要进行紧抢救护,为了挽救遇难者生命,在事故现场须毫不犹豫地采取以下抢救方法:
(1)组织疏散围观人员、立即抢救被困受伤人员,搀扶受伤人员离开现场救治,对重伤人员立即送往大方县人民医院进行抢救。
(2)立即进行现场封锁,无关人员严禁进入现场,并检验隧道突泥涌水事故后周围围岩、早期支护状态,对有可能发生情况进行处理,预防事态深入扩大。
(3)对于现场部分被污染火工材料、油料等应进行临时隔离保护方法,预防引发爆炸和火灾。
(4)安质、工程部门派专员立即对事故现场进行摄影、录像,对现场进行认真、全方面地勘验,发觉和搜集确定事故原因多种痕迹、物证等。
5.4后续处理
5.4.1现场抢救工作完成后,对现场进行隔离,在进行清理工作同时,加强对现场保护,现场要有些人值班看管,预防闲杂人员入内。
5.4.2项目经理按《生产安全事故汇报和调查处理条例》(国务院令第493号)调查程序安排相关部门配合、帮助调查;
在取得事故调查小组同意后,召集各部门研究、讨论制订恢复生产方案。
5.4.3安排对受伤人员进行诊疗,把人员伤亡降低到最低程度。
5.4.4工程管理部门研究制订预防事故再次发生可行性具体方法,并对方法可靠性进行评定。
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