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完整版隧道施工通风方案
贵南铁路广西段GNZQ-8标段站前工程
编号:
GNZQ-8-2018-
隧道工程
通风
专项工程施工方案
项目部公章:
编制人:
审核人:
2018年月日发布2018年月日实施
中铁二十一局集团有限公司贵南高铁项目经理部
一、编制依据及原则..............................................
2
1.1
编制依据................................................
2
1.2
编制原则................................................
2
二、工程简介....................................................
3
2.1
工程概况................................................
3
2.2
水文气象................................................
4
三、通风设计标准................................................
5
四、隧道通风方案................................................
5
4.1
通风设备选择和配备......................................
8
4.2
通风方案................................................
8
4.2.1
设计参数..........................................
8
4.2.2
风量计算..........................................
9
4.4
风机功率计算...........................................
14
4.5
通风机的选择...........................................
15
五、通风系统安装、布置.........................................
15
5.1
风机安装...............................................
15
5.2
风筒悬挂安装...........................................
15
正洞通风布置示意图.....................................
16
泄水洞通风布置示意图...................................
17
六、防漏降阻技术措施...........................................
17
6.1
防漏问题...............................................
17
6.2
降阻问题...............................................
17
七、水幕降尘...................................................
18
八、有害气体检测...............................................
18
8.1
超前探测、排放.........................................
19
8.2
防护措施...............................................
19
九、施工通风安全措施...........................................
20
9.1
施工通风安全管理措施...................................
20
9.2
主要通风机司机风险管理标准及管理措施...................
22
9.3
通风管理制度...........................................
22
十、隧道通风的主要技术措施.............................
24
新建贵南铁高铁广西段GNZQ-8标段隧道通风专项施工方案
1
中铁二十一局集团有限公司贵南高铁项目经理部
隧道通风专项施工方案
一、编制依据及原则
施工通风是隧道施工的重要工序之一,是隧道安全施工的关键。
合理的通风系统、理想的通风效果是给隧道内作业人员提供足够的新鲜空气;稀释并排出各种有害气体和粉尘;调节隧道内空气的温度、湿度;创造良好的作业环境,为保证安全、质量、进度奠定基础的重要保证。
根据以往隧道通风经验及对当前通风设备技术性能的调研结果,按照自成体系的原则,综合考虑施工过程中可能出现的情况,特制定8标隧道通风专项施工方案。
1.1编制依据
⑴白秀山一号隧道设计图(贵南施隧-87);
⑵白秀山二号隧道设计图(贵南施隧-88);
⑶坡蕉一号隧道设计图(贵南施隧-89);
⑷GNZQ-8标实施性施工组织设计;⑸高速铁路隧道工程施工质量验收标准(TB10753-2010);⑹高速铁路隧道工程施工技术规程(Q/CR9604-2015);⑺铁路隧道工程施工安全技术规程(TB10304-2009);
1.2编制原则
(1)适当提高工作面的供风标准。
在风量计算中各参数选取时宜坚持增加风量的取值倾向。
(2)风量的增加必然导致管道损失增加。
电能消耗增加。
为节约电能,必需采用较大直径的通风管道。
但管道直径增大也要求较大的
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2
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断面满足安装管道的要求,导致工程量及投资增加。
这必须权衡这两
个方面作较优的选择。
为此,正洞的通风管道直径为φ1.8m,泄水洞
采用通风管道直径为φ0.8m。
(3)为了实现较好的节能降耗的效果,尽量采用双级调速轴流式通风机。
当要求风量大时,风机以高转速运行;当要求风量较低时,风机可以较低转速运行。
(4)为降低设备购量和便于管理,同一标段的各工区配置的设备型号规格不宜过多、过杂。
射流风机的数量亦不宜过多。
(5)坚持“以人为本”、改善环境、确保安全、节约能源、节约投资的设计原则。
二、工程简介
2.1工程概况
本标段内隧道工程3座,总长6843m,泄水洞2座,总长1946m,隧道工点具体情况如下。
⑴白秀山一号隧道
白秀山一号隧道位于广西境内马山至南宁北区间,设计时速350km/h,单洞双线,进口里程D2K408+460,出口里程D2K411+834,全长3374m,进口接内学双线特大桥南宁端台尾,出口接弄力双线大
桥贵阳端桥台尾。
隧道内线路纵坡呈“人”字坡,进口至出口依次为:
1540m12.5‰的上坡,1834m3‰的下坡。
最大埋深约250m。
线路前进方向距离左线中线25m位置一座长度为748m泄水洞,断面尺寸为
4.5m(宽)*5.0m(高),泄水洞起点里程XD411+070位于正洞
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D2K411+064.20处,泄水洞纵坡坡度为3‰下坡。
⑵白秀山二号隧道
白秀山二号隧道位于广西境内马山至南宁北区间,设计时速
350km,单洞双线,进口D2K412+103,出口DK414+645,全长2542m,
进口接弄力双线大桥桥南宁端台尾,出口接六太双线特大桥贵阳端桥
台尾。
隧道内线路纵坡呈单面上坡:
2542m3.0‰上坡。
最大埋深约
324m。
隧道前进方向距离线路左线中心线25m处,设置一座长度为
1198m的泄水洞,断面尺寸为4.5m(宽)*5.0m(高),泄水洞起点里程
XDK412+112位于正洞D2K412+103.29处,泄水洞纵坡0.3%上坡。
⑶坡蕉一号隧道
坡蕉一号隧道位于广西境内马山至南宁北区间,设计时速350km,
单洞双线,进口DK419+083,出口DK420+010,全长927m,进口接六
太双线特大桥南宁端台尾、出口接六江双线大桥贵阳端桥台尾。
隧道
内线路纵坡呈单面上坡:
927m24‰上坡。
最大埋深约103m。
2.2水文气象
本标段路线位于广西壮族自治区马山至南宁区北区间,气候温暖
湿润,雨量充沛,降雨量充沛但分布不均,有明显的干湿两季之分。
每年4月至8月为雨季,9月至次年3月为旱季。
多年平均降雨量
1237.9mm~1623.4mm,最大一日降雨量153.3mm~236.6mm;年平均
风速1.1m/s~2.6m/s,最大风速15.5m/s~30.0m/s;年蒸发量
1134.8mm~1556.4mm;多年平均相对湿度78%~83.0%;
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三、通风设计标准
隧道在整个施工过程中,作业环境应符合下列职业健康及安全标
准:
⑴空气中氧气含量,按体积计不得小于20%。
⑵每立方米空气中粉尘容许浓度,每立方米空气中含有10%以上
的游离二氧化硅的粉尘不得大于2mg;含有10%以下的游离二氧化硅的矿物性粉尘不得大于4mg。
⑶空气中常见有害气体浓度应符合下列要求:
3
一氧化碳最高容许浓度为30mg/m;在特殊情况下,施工人员必
3
须进入开挖工作面时,浓度可为100mg/m,但工作时间不得大于
30min;
二氧化碳按体积计不得大于0.5%;
3
氮氧化物换算成二氧化氮浓度应在5mg/m以下。
⑷隧道内气温不得高于28℃。
⑸隧道内噪声不得大于90dB。
⑹隧道施工通风应能提供洞内各项作业所需的最小风量,每人应
3
供应新鲜空气3m/min,采用内燃机作业时,供风量不应小于
3
3m/(min·kw)。
⑺隧道施工通风的风速,全断面开挖时不应小于0.15m/s,分部
开挖的坑道内不应小于0.25m/s,并均不应大于6m/s。
四、隧道通风方案
本标段共有隧道3座,总长6.843km,泄水洞2座,总长1.946km。
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分别为白秀山一号隧道(3374m)、白秀山二号隧道(2542m)、坡蕉一
号隧道(927m)、白秀山一号隧道泄水洞(748m)、白秀山二号隧道泄
水洞(1198m。
各工点施工长度如下表所示
工程名称里程段落长度(m)
白秀山一号隧道进口D2K408+493~D2K410+0001507
白秀山一号隧道出口D2K411+796~D2K410+0001796
白秀山二号隧道进口D2K412+138~D2K414+6032465
坡蕉一号隧道进口DK419+093~D2K419+997904
白秀山一号隧道泄水洞XDK411+818~XDK411+070748
白秀山二号隧道泄水洞XDK412+112~XDK413+3101198
白秀山一号隧道进口采用压入式通风,出口采用压入式风机。
白
秀山一号隧道泄水洞贯通前采用压入式通风与横通道设置射流风机
相结合的方式,贯通后采用巷道式通风。
白秀山二号隧道进口采用压
入式通风。
白秀山二号隧道泄水洞贯通前采用压入式通风与横通道设
置射流风机相结合的方式,贯通后采用巷道式通风。
坡蕉一号隧道进
口采用压入式通风。
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4.1通风设备选择和配备
洞内施工所需通风量应根据洞内同时工作的最多人数所需的空气量,或使同一时间爆破的最多炸药量产生的有害气体降低到允许浓度所需的空气量,或使同时在洞内作业的柴油机产生的有害气体稀释到允许浓度所需空气量,或满足洞内允许最小风速要求。
以其中最大者选着通风设备。
施工期间当掘进长度小于300m时,采用自然通风,当大于300m时采用长管路独头压入式通风方式为主。
4.2通风方案
4.2.1设计参数
⑴隧道正洞设计参数
按照《高速铁路隧道工程技术规程》:
Ⅲ级围岩循环进尺不超过
3.0m,Ⅳ级围岩循环进尺不超过两榀钢架,Ⅴ级围岩不超过循环进尺
不超过1榀钢架。
根据设计图纸及相关规范结合现场实际情况得出:
Ⅲ级围岩每循环进尺3m最大开挖断面为243㎡,Ⅳ级围岩每循环进尺2m最大开挖断面为170㎡,Ⅴ级围岩每循环进尺0.6m最大开挖断面为52.2㎡。
综上所得Ⅲ级围岩开挖断面243㎡最大,每循环炸药用量A=242kg。
工作面最多人数取50人(钻爆15人,初支15人,二衬20人)。
作
3
业人员供风量q=3m/人.min,爆破通风时间t=30min,通风管道直径
1.8m。
各机械功率为:
装渣机180kW,20t自卸汽车200kW。
管道百
米平均漏风率β=1%,管道达西系数λ=0.01,空气密度ρ=
1.2kg/m3,隧道通风需要的最低风速0.25m/s。
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风管沿程摩阻系数α=λρ/8=0.0015kg/m3(式中达西系数λ
=0.01空气密度ρ=1.2)
⑵泄水洞设计参数
按照《高速铁路隧道工程技术规程》:
Ⅲ级围岩循环进尺不超过
3.0m,Ⅳ级、Ⅴ级围岩采用全断面法开挖,循环进尺不得大于2m。
根据设计图纸及相关规范结合现场实际情况得出:
Ⅲ级围岩每循环进尺3m最大开挖断面为81㎡,Ⅳ级围岩每循环进尺2m最大开挖断面为55.2㎡,Ⅴ级围岩每循环进尺2m最大开挖断面为57.6㎡。
综上所得Ⅲ级围岩开挖断面81㎡最大,每循环炸药用量A=162kg。
工作面最多人数取23人(钻爆8人,初支5人,二衬10人)。
作业
人员供风量
3
人.min,爆破通风时间
t=30min,通风管道直径
q=3m/
1.8m。
各机械功率为:
扒碴车75kW,20t自卸汽车200kW。
管道百米
平均漏风率β=1%,管道达西系数λ=0.01,空气密度ρ=1.2kg/m3,
隧道通风需要的最低风速0.25m/s。
风管沿程摩阻系数α=λρ/8=0.0015kg/m3(式中达西系数λ
=0.01空气密度ρ=1.2)
4.2.2风量计算
从四个方面考虑,具体为按洞内允许最低风速计算得Q1、按洞
内最多工作人员数计算得Q2,按排除爆破炮烟计算得Q3,按稀释运输
车辆运行时产生的废气稀释风量计算得Q4。
通过计算取Q=Max(Q1、
Q2、Q3、Q4)。
⑴按洞内最小风速计算风量(每个工作面):
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按最低允许风速υ=0.25m/s,S=152.4则工作面风量:
3
①正洞:
Q1=60V·S=60×0.25×130=1950m/min3
⑵按施工隧道洞内的最多人数计算风量
洞内每人每分钟需要新鲜空气量按
3
,风量备用系
q=3m/min
k=1.2,
①正洞:
同时最多工作人数按m=50人计算。
则
3
Q2=k·m·p=1.2×50×3=180m/min
②泄水洞:
同时最多工作人数按m=23人计算。
则
3
Q2=k·m·p=1.2×23×3=83m/min
3
(3)按稀释爆破炮烟计算风量m
①按洞内同一时间内爆破使用的最多炸药用量计算风量:
Q=5Ab/t正洞A1=242kg泄水洞A2=162kgt-通风时间,按30min考虑
b-1公斤炸药爆破时所构成的一氧化碳体积(L),一般采用
b=40L;
3
正洞:
Q3-1=5A1b/t=5×242×40/30=1613(m/min)
3
泄水洞:
Q3-2=5A2b/t=5×162×40/30=1080(m/min)
②按压入式通风工作面有害气体降至允许浓度计算
S-坑道面积,按照最大断面面积,正洞取Ⅴ级围岩断面
2
2
S=152.4m,
泄水洞取V级围岩S=29m。
L—工作面至炮烟稀释到允许浓度的距离即临界长度取100m。
3-3
=7.8/t
×3√A.(S.L)
2
=7.8/30
×√(242×(152.4
正洞;Q
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×100)2)1/3=996(m3/min)
泄水洞:
Q3-4=7.8/t×3√A.(S.L)2=7.8/30×√(162×(29×100)2)1/3=288(m3/min)
③爆破工作量确定正洞施工需风量
3
正洞:
Q3=Qmax(Q3-1,Q3-3)=Qmax(1613,996)=1613.3m/min。
3
泄水洞:
Q3=Qmax(Q3-2,Q3-4)=Qmax(1080,288)=1080m/min。
3
⑷按稀释机械设备废气计算风量m
①正洞施工机械配备表
配置台
单机功率
内燃机利用系
机械名称
数
工作台数
(KW)
数Ti
挖掘机
1
1
115
0.6
装载机
2
1
145
0.5
自卸汽车
6
4
150
0.45
砼罐车
4
2
85
0.50
计算P=1×0.6×115+1×0.5×145+4×0.45×150+2×0.5×
85=496.5KW,取500KW。
3
Q4-1=nP(m/min)
P-每Kw每min需提供空气量P=4.5m3/min.Kw
n-洞内同时工作的内燃设备功率总和,洞内施工机械和其它设备
总功率为500kW。
4-1
3
3
Q
=500kw×4.5m/kw=2250m/min
②泄水洞施工机械配备表
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机械名称
配置台数
工作台数
单机功率
内燃机利用
(KW)
系数Ti
扒碴车
1
1
75
0.6
自卸汽车
2
1
150
0.45
砼罐车
2
1
85
0.50
计算P=1×0.6×75+1×0.45×150+1×0.5×85=155KW,取160KW。
3
Q4-2=nP(m/min)
Q-每Kw每min需提供空气量P=4.5m3/min.Kw
n-洞内同时工作的内燃设备功率总和,洞内施工机械和其它设备
总功率为160kW。
33
Q4-2=160kw×4.5m/kw=720m/min
⑸洞内需风量
正洞;Q=Qmax(Q1,Q2,Q3,Q4)=Qmax(1950,180,1613.3,2250)
3
=2250(m/min)。
由计算可知最大风量Q计为2250m3/min。
根据洞内最大需风量、通风长度和百米漏风率应用公式
Q=Q计×(1÷(1-L/100
×β)m3/min计算求得无轨运输所配风机
的风量。
隧道长度(m)
3
风机风量Q(m/min)
白秀山一号隧道进口
1507
2649
白秀山一号隧道出口
1796
2742
白秀山二号隧道进口
2465
2986
坡蕉一号隧道进口
904
2473
泄水洞;Q=Qmax(Q1,Q2,Q3,Q4)=Qmax(465.75,83,1080,720)
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=1080(m/min)。
由计算可知最大风量Q计为1080m3/min。
根据洞内最大需风量、通风长度和百米漏风率应用公式
Q=Q计×(1÷(1-L/100
×β)m3/min计算求得无轨运输所配风机
的风量。
隧道长度(m)
3
风机风量Q(m/min)
白秀山一号隧道泄水洞
748
1167.3
白秀山二号隧道泄水洞
1198
1227
4.3风压计算
⑴管道阻力系数
风阻系数Rf=6.5aL/5D,
摩阻系数α=λρ/8=0.0015kg/m3。
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,为便于管理和维修,隧道正洞通风软管统一采用取直
径D=1.8m,泄水洞通风软管采用D=0.8m,管道阻力系数Rf计算表。
隧道长度(m)
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