隧道反坡排水施工通风专项施工方案.docx
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隧道反坡排水施工通风专项施工方案
城关隧道反坡排水、施工通风专项施工方案
一、隧道工程概况
城关隧道,起讫里程为DK62+905~DK70+211,隧道全长7306m。
隧道DK64+913.87~DK68+631.90段3718.03m位于右偏曲线上,纵坡为单面上坡,进口段坡度3.0%,出口段坡度9.408%,变坡里程DK65+900。
隧道围岩分级,Ⅱ级围岩5865延米,占整个隧道80.28%,Ⅲ级围岩895延米,占整个隧道12.25%,Ⅳ级围岩385延米,占整个隧道5.27%,Ⅴ级围岩161延米,占整个隧道2.20%。
隧道内设置双侧救援通道、双侧电缆槽,隧道进、出口洞口段设置有碴轨道,洞身段设置无碴轨道。
隧道设置单车道斜井一座,斜井位于线路前进方向左侧,与左线线路中线相交于DK65+904处,与线路小里程方向夹角为45°。
XDK0+000~XDK0+089为平坡段,长89m,坡度2%,XDK0+089~XDK0+395为爬坡段,长306m,坡度9.22%,斜井净宽7.5m,净高6.2m。
隧址位于剥蚀中低山区,地形起伏较大,自然坡度20~50°,相对高差100~900m。
植被较发育,山间多冲沟,隧道多处下穿山间谷地,谷地地势较平坦,多辟为农田、村庄,地表发育径流,水量不大。
隧道最大埋深351m,谷地浅埋段洞顶最小埋深24m。
隧址地区地处沿海内陆山区,闽江上游,为中亚热带季风气候类型。
气候温暖湿润,四季分明,雨量充沛。
夏半年多东风炎热多雨,冬半年多东北风寒冷干燥。
本地区洪水一般发生在4~7月,尤以6月为甚,约占50%以上。
一般台风影响不显著。
年平均气温18.8—19.6℃之间,极端最低气温为-7.1℃,最高为41.4℃,年平均风速0.7m/s,定时最大风速为12m/s,年平均降雨量1678.8mm。
隧址区地表水主要为山间、谷地溪流,局部沟谷开阔处汇成小河,冲沟、水系发育,呈树枝状分布,流量受大气降雨影响较大。
隧道在DK65+280~DK66+304段埋深较浅,隧道下穿山间谷地溪流,地表径流发育。
地下水类型有第四系与全风化孔隙水、基岩裂隙水和构造裂隙水,地下水径流途径较短,受大气降水补给,向低洼处排泄。
二、施工排水方案
城关隧道纵坡为单面上坡,进口施工长度约1631m,为顺坡排水;出口为反坡施工,出口施工长度约2456m,抽水高差23m;斜井施工长度约3219m,往大里程段1855m为顺坡施工,往小里程段1364m为反坡施工,抽水高差5m;斜井395m,抽水高差30m;城关隧道反坡施工总长度4215m,隧道预测最大涌水量为3922m3/d。
1、反坡排水方案
隧道反坡排水的特点,反坡施工即向洞内施工前进方向为下坡,洞内水向工作面汇集,需要及时抽排,以防止施工掌子面水积聚过深,影响隧道围岩的稳定和危及隧道施工的机械设备及施工人员的安全,影响正常的施工生产。
施工反坡排水,采用固定泵站与移动泵站相结合的排水方案。
开挖集水井,采用机械排水,设置多级泵站接力排水。
集水井排水方式,临时集水井随开挖面移动而不断变动位置,固定式集水井在开挖后每200m设置一处。
工作面积水采用移动式潜水泵抽至就近临时集水坑内,其余已施工地段隧道渗(涌)水经隧道内侧沟自然汇集到临时集水坑内,由排水泵站将积水经排水管路抽排至上一级固定排水泵站内,如此由固定式排水泵站接力将洞内积水抽排至洞外,经污水处理池处理后排放。
固定式排水泵站水仓容量按30min涌水量设计,并考虑施工和清淤方便综合确定;临时集水坑根据汇水段汇水量大小确定。
固定泵站工作水泵按使用1台,备用1台,检修1台配备,针对隧道涌水量大时要适当增加工作水泵;同时为防止突水,设置利用高压风管作为1套应急排水系统。
反坡抽水示意图如下:
2、设备选型配套
隧道排水主要为隧道渗水,同时需考虑到施工用水。
水质除地下水的本身成分外,主要还有岩石、石屑、泥浆,同时还有喷射混凝土的回弹物掺杂物,所以除考虑到需排出的水量外,还应考虑到排水的成分组成。
洞内水量是逐段递增,在各级泵站的水泵选型上,应按照排水能力递增原则自下而上递增选配。
各级泵站排水能力应充分配备,并有一定的储备能力。
隧道施工后通过对洞内水的成分组成分析,其主要水质除地下水的本身成分外,主要还有岩石、石屑、泥浆等成分。
固定式集水井水泵采用MD280-43×6离心泵,移动泵站水泵采用100QW70-22-11潜水排污泵。
隧道内泵站间水量递增较大,为了考虑到在管理、操作维修上的方便,泵站间高差相近,选用型号相同水泵,只是在设备数量上相应增加。
工作面移动水泵,采用移动轻便的水泵,实际操作根据水量大小在数量上予以增减。
3、排水系统
(1)管路
根据洞内水量情况,结合选配的抽水设备,正常施工排水采用2套管路,均为无缝钢管(一套检修备用,一套日常使用);1套为Φ80mm消防软管(工作面上移动积水)。
(2)集水坑设置
固定集水坑设于洞内左侧,每隔200m设置1处,同时根据隧道内出水量情况予以适当加密。
临时集水坑的容量按该段5min的汇水量加上施工用水量确定,一般集水坑尺寸为:
2.0m(长)*1m(宽)*1.5m(深),容量3m3,可根据实际情况进行调整大小。
(3)排水供电
为确保洞内排水正常进行,不因电路问题导致抽排工作的间断,设置供电线路,电源电压为380V。
(4)其他
工作面排水采用移动式水泵,管路为Φ80mm消防软管,抽排至就近泵站或临时集水坑内。
为确保洞内道路无水干爽,必须修建好一侧排水沟,确保洞内渗水通过侧沟引入集水坑内,防止在洞内道路上漫流。
4、反坡隧道排水灵活处理的要点
在隧道单侧或双侧设置的排水沟,排水沟的大小要依据隧道的坡度和涌水量的大小确定。
抽水设备要依据隧道洞内涌水量的大小及集水坑汇水的情况而定,同时水泵的扬程要参考隧道的坡度和起始点的高差,要尽量做到有一定的富余量。
5、在洞外增加防水、防汛及防山洪措施
在隧道进口处做好排水措施,做到排水畅通,并在洞口增加截水横沟,防止地表水和施工排水倒灌进洞,根据洞口水量情况可适当加大横沟断面,并在沟顶加盖铁板,做到排水和行车互不影响,
6、各项保证措施
(1)组织管理保证
在排水施工上不仅需要一套完善、合理的排水系统,还需在管理上予以加强,才能达到预期的效果。
为此不仅成立了专业排水组,设组长一人,设备检修2人,还制定严格的值班制度,并制定抽水记录表进行统一管理,发现问题及时处理,汇总问题进行总结分析。
(2)安全技术保障措施
对施工技术人员进行技术和操作培训,针对一些技术特点和操作要领作重点讲解和现场示范。
对用电的排水设备要确保电路安装的正确,检查转向是否正确,设置接地装置及标志,要严格按照安全用电方案办理,做到一机一闸一漏。
水泵的冷却采用下一个泵站抽上来的水直接浇至排水泵上进行冷却。
由于洞内均为渗水,虽然使用水泵为污水泵,一旦在进水口处产生淤积将导致堵泵。
为此,需要对坑内污水进行搅合,施工中采用在水泵与管路的接口处安一处出水口并安装阀门,利用抽水的高压水不断对进水口处进行冲搅,同时利用高压风进行冲吹,防止淤泥的淤积。
针对隧道施工的特点,施工人员对隧道内排水沟及集水坑内污泥杂物要及时进行清理,对管路要定期检查维修,定期用清水进行冲洗。
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,可以防止污泥及杂物进入而发生堵塞。
当水位下降超过底座,间隙出水时,应立即停机检查,运行一段时间后,须进行维护保养。
及时地进行保养和维修确保设备正常运转的必要措施。
对隧道内的抽水设备要定期进行安全检查,并派专人负责管理,做到24小时轮流值班,建立严格的值班管理制度。
对易损的排水设备及管理配件要有必要的储备和供应上的保障。
(3)应急预案
由于隧道施工可能出现突水、涌水等突发事故。
为此,在现有排水系统上增设了1套设备和管路作为应急措施。
管路利用高压进水管路,即在每个泵站处在高压水管上开口,与安装在泵站处的水泵接通,正常情况下把闸阀关闭。
一旦遇到突水、涌水现象,即把进水闸阀关闭,截断高压供水,打开排水阀进行应急抽排,在特殊情况下,洞内高压风管也可以改造利用上作为排水管道。
针对隧道反坡施工排水的困难的特点,对隧道内突发涌水事故,抽水设备损害,水位突然升高,建立必要的逃生系统,在掌子面及隧道内设置应急灯,在隧道内作业区放置救生衣,并保持隧道内通信畅通,发生突发事故后及时上报项目部应急预案领导小组,启动突发事件的应急预案。
三、隧道施工环境标准
1、粉尘浓度:
每立方米空气含有10%以上的游离二氧化硅的粉尘不得大于2mg,每立方米空气含有10%以下的游离二氧化硅的矿物性粉尘不得大于4mg。
2、一氧化碳最高容许浓度为30mg/m3,二氧化碳按体积计不得大于0.5%,氮氧化合物(换算成NO2)浓度为5mg/m3以下。
3、隧道内气温不得高于28℃。
4、隧道内噪声不得大于90Db。
5、洞内风量要求:
每人供应新鲜空气不应少于3m3/min,采用内燃机作业时,供风量不小于3m3/(min.KW)。
四、施工通风方法
隧道各口施工通风采用压入式通风,风机设在洞口外不小于10m处,洞风风筒口距作业面不大于15m,风筒通过二衬台车时,采用铁皮做的硬风筒过渡。
施工作业区段长度,斜井口,斜井395m,大里程端1851m,小里程端1368m,进口1631m,出口2456m。
各施工口施工供风采用2×110KW通风机,在斜井洞口配2台风机,在进口配1台风机,在出口配1台风机。
通风管为直径1.5m的软管,斜井风管布置在斜井洞顶中线附近左右侧,风筒底部离路面高度4.4m。
在主洞风筒挂在边墙一侧,风筒底部离路面高度4.5m。
风管在喷护面段采用锚杆、在二衬段采用膨胀长螺栓铆接在砼中,间距5m,在锚杆或长螺栓头用¢8钢丝绳做吊挂线。
隧道斜井与正洞相交处覆盖层较薄,斜井进入正洞施工后,为改善洞内通风条件,计划在洞顶钻三个φ200mm的通风孔,利用洞内外高差形成的自然风压通风,以改善洞内作业环境,降低通风成本。
压入式通风示意图
斜井主洞交叉处通风布置图
五、通风设备配置
施工通风设备表
作业区段
名称
型号
功率(Kw)
风量(m3/h)
风压(Pa)
数量
产地
斜井口
变极多速对旋通风机
SDDY-ⅢNO12.5A
2×110/40/20
60000/110000/80000
6000/2650/1160
2台
咸阳
进口
变极多速对旋通风机
SDDY-ⅢNO12.5A
2×110/40/20
60000/110000/80000
6000/2650/1160
1台
咸阳
出口
变极多速对旋通风机
SDDY-ⅢNO12.5A
2×110/40/20
60000/110000/80000
6000/2650/1160
1台
咸阳
各口
通风管
软风管
φ1.5m
六、通风管理
施工通风管理水平的高低是影响通风质量的关键因素之一。
以往不少隧道施工通风不好,除了通风系统布局不合理、风机风管不匹配等技术原因外,主要问题是通风管理不善,管道通风阻力大,开挖工作面得不到足够的新鲜风流,沿途污浊空气不能及时排出洞外。
1、以“合理布局,优化匹配,防漏降阻,严格管理、确保效果”二十字方针,作为施工通风管理的指导原则,强化通风管理。
2、建立以岗位责任制和奖惩制为核心的通风管理制度和组建专业通风班组,通风班组全面负责风机、风管的安装、管理、检查和维修,发现风管破损及时粘补。
严格接照通风管理规程及操作细则组织实施,项目部定期根据通风质量给通风班组兑现奖惩办法。
3、防漏降阻措施
⑴以长代短:
风管节长由以往的20~30m加长至50~100m,减少接头数量,即减少漏风量。
⑵以大代小:
在净空允许的条件下,尽量采用大直径风管。
⑶截弯取直:
风管安装前,先按5m间距埋设吊挂锚杆,并在杆上标出吊线位置,再将φ8mm钢丝绳吊挂线拉直拉紧并焊固在锚杆上,尔后在吊挂线上挂风管。
这样可使风管安装到达平、直、稳、紧,不弯曲、无褶皱,减少通风阻力。
4隧道施工防尘采取综合治理的方案,为控制粉尘的产生,钻眼作业必须采用湿式凿岩,凿岩机在钻眼时,必须先送水后送风。
5、风管必须有出厂合格证,使用前进行外观检查,保证无损坏,粘结缝牢固平顺,接头完好严密。
保证百米漏风率和磨擦阻力小,有效风量力大,具有足够的强度。
6、风管挂设要平、顺、直。
风筒与风筒之间采用拉链连接,风管吊挂采用φ8钢丝绳,钢丝绳采用φ12膨胀螺栓固定在隧道顶部,杆长11cm,锚固长度不小于7cm,间距为3.0m。
钢筋拉线用紧线器张进。
7、风管吊挂要平直,拉紧吊稳,避免出现褶皱增加局部阻力,在与横洞交接处宜避免死弯。
8、风管安装高度不得遮挡监控量测水平测线,并保证洞内有足够的净空高度,避免发生过往车辆和机械刮破风管影响施工。
9、为克服长期使用风管疲劳造成的长度延伸、挠度增大、每月进行一次检查,每300m为一个检查调整段,风管拉紧后去除多余部分,增设钢圈接头,捆绑牢固。
10、使用PVC拉链风管,必须注意风管方向,内反边保持同风向一致。
风管出口距工作面齐头距离保持15m左右。
11、对于轻微破损的风管,采用快干胶水黏贴的方法修补,对于严重破损的风管,及时更换。
12、粘补风管的方法,视破损情况确定,破损口小于15cm时,直接粘补;破损口大于15cm时,现将破口缝合后再进行粘补,粘补面积应大于破损面积30~40%。
粘补后10分钟不得送风。
13、因洞内渗水和温度变化的影响,风管内会积水,每月应排一次水,减小风管承载和阻力。
14、通风机架设在距洞口大于10m,以保证洞内污染空气循环进入洞内。
前后5m范围内不得堆放杂物,通风机进气口应设置贴罩,并装有保险装置,当发生故障时应能自动停机。
七、洞内三管两线
隧道工程洞内管线主要分为高压风管、高压水管、排水管和动力线和照明线,这些隧道洞内管线称隧道工程“三管两线”,另外还有通风管。
八、高压风管安装及要求
1、高压风管采用φ150~φ200mm钢管,使用L50×50角钢支架进行支撑,支架每6m设置一处,支架用φ14膨胀螺栓固定于衬砌边墙上,杆长11cm,嵌入混凝土不少于7cm。
未衬砌地段长度适当加长,高度距水沟盖板顶面115cm。
安装时竖向角钢垂直地面。
2、在安装前应对钢管进行检查,有裂纹、创伤、凹陷等现象时不得使用,管内不得保留有残余物。
3、管道敷设要求平顺、接头密封、防止漏风。
每200m应装一处闸阀,闸阀安装前应拆开清洗,闸门应进行水压强度试验,合格后方可使用。
4、在洞外地段,当风管长度大于500m、温度变化较大时应安装伸缩器;靠近空压机150m以内,风管的法兰盘接头宜用耐热材料制成垫片。
5、在总输出管道上,必须安装总闸阀,以便控制和维修管道,主管道上每300~500m应分装闸阀,按施工要求在适当地段加设三通接头和50mm闸阀各一个备用。
风管前端至开挖面的距离宜保持在30m左右,并用高压软管接分风器。
,分部开挖法通往各工作面的软管长度不宜大于50m,于分风器连接的胶皮软管长度不宜大于10~15m。
6、主管道长度大于1000m时,应在管道最低处设置油水分离器,定期放出管中聚集的油水,以保持管内清洁和干燥。
7、管道使用应有专人负责检查、养护。
九、高压水管、排水管安装及要求
1、高压水管、排水管采用φ100~φ150mm钢管,使用L=50×50角钢支架进行支撑,支架每6m设置一处。
支架使用φ14膨胀螺栓固定于衬砌墙壁上。
排水管距设计水沟盖板顶面上90cm。
2、在安装前应进行检查,有裂纹、创伤、凹陷等现象时不得使用。
管内不得有残余物,以防堵塞管道。
管道敷设要平顺、直、弯头少、线路短,干管管径要求一致,接头严密不漏水。
3、干管管道每300~500m安装闸阀一个,以便控制和维修管道。
4、水管管路和高压风管安装在同侧,在电线路的异侧,不妨碍运输及行人,并设专人负责检查养护。
5、管道前端至开挖面一般保持距离为30m,用直径50mm高压软管接分水器,中间预留的异经三通,至其他工作面供水使用软管的长度不宜超过50m。
十、洞内供电线路
隧道供电线路,采用三相五线制,供电电压为380/220V。
洞内照明电压:
作业地段不大于36V,成洞地段可用220V。
隧道内的动力线路和照明线路安装在同一侧与风水管相对,分层架设,高压在上,低压在下,400V以下距水沟盖板顶面高度2.5m,动力线在上,照明线在下。
普通电力线和高压电缆横担每隔10m安设一个。
每个横担采用4个φ12膨胀螺栓锚固,锚固长度不小于7cm,瓷瓶间距不小于15cm,与横担间采用φ18螺栓固定,瓷瓶与角钢横担之间尽可能垫一层薄橡胶皮,以防固紧螺栓时压碎瓷瓶。
动力干线上的每一分支线,必须装设开关及保险装置,同时做到“一机一闸一漏一保护”。
严禁在动力线路上加挂照明设施。
十一、通风管安装及要求
1、风管必须有出厂合格证,使用前进行外观检查,保证无损坏,粘结缝牢固平顺,接头完好严密。
保证百米漏风率和磨擦阻力小,有效风量力大,具有足够的强度。
2、风管挂设要平、顺、直。
风筒与风筒之间采用拉链连接,风管吊挂采用φ8钢丝绳,钢丝绳采用φ12膨胀螺栓固定在隧道顶部,杆长11cm,锚固长度不小于7cm,间距为3.0m。
钢筋拉线用紧线器张进。
3、风管吊挂要平直,拉紧吊稳,避免出现褶皱增加局部阻力,在与横洞交接处宜避免死弯。
4、风管安装高度不得遮挡监控量测水平测线,并保证洞内有足够的净空高度,避免发生过往车辆和机械刮破风管影响施工。
5、为克服长期使用风管疲劳造成的长度延伸、挠度增大、每月进行一次检查,每300m为一个检查调整段,风管拉紧后去除多余部分,增设钢圈接头,捆绑牢固。
6、使用PVC拉链风管,必须注意风管方向,内反边保持同风向一致。
风管出口距工作面齐头距离保持15~30m。
7、对于轻微破损的风管,采用快干胶水黏贴的方法修补,对于严重破损的风管,及时更换。
8、粘补风管的方法,视破损情况确定,破损口小于15cm时,直接粘补;破损口大于15cm时,现将破口缝合后再进行粘补,粘补面积应大于破损面积30~40%。
粘补后10分钟不得送风。
9、因洞内渗水和温度变化的影响,风管内会积水,每月应排一次水,减小风管承载和阻力。
10、通风机架设在距洞口大于30m,以保证洞内污染空气循环进入洞内。
前后5m范围内不得堆放杂物,通风机进气口应设置贴罩,并装有保险装置,当发生故障时应能自动停机。
十二、管线布置图
管线布置见下图。
斜井洞内风、水、电管路布置图
图中尺寸以厘米为单位
正洞洞内风、水、电管路布置图
图中尺寸以厘米为单位
高压风水管布置图
高压风管详图
图中尺寸以毫米为单位
图中尺寸以毫米为单位
高压水管详图
高压风、水管管架材料表
管径(mm)
托架间距(m)
管卡
支撑角钢
膨胀螺栓
螺母
垫圈
规格
长度(mm)
件数
规格
长度(mm)
个数
规格
个数
规格
个数
100~200
6
φ8钢筋两端套丝+两个螺母
∠50×5
275
2
φ14
110
3
φ14
3
φ14
3
∠50×5
500
1
排水管管架材料表
管径(mm)
托架间距(m)
管卡
支撑角钢
斜撑角钢
膨胀螺栓
螺母
垫圈
规格
L1长度(mm)
L2长度(mm)
件数
规格
长度(mm)
件数
规格
长度(mm)
个数
规格
个数
规格
个数
100~200
6
φ8钢筋两端套丝+两个螺母
∠50×5
175
150
1
∠50×5
247
1
φ14
110
2
φ14
2
φ14
2
∠50×5
350
1
风筒固定图
线架详图
线架说明:
1、本图计量单位为毫米;
2、材料采用L50*50角钢(刷银色防水油漆),加工成:
长方形支架,支架两端采用厚10mm钢板加工,
两边开直径为12mm孔与角钢可靠焊接。
用膨胀螺栓与洞内砼可靠固定;
3、4个焊接(或弯折)部位需要用∅25(∅20)螺纹钢作斜撑焊接上。
4、主线用蝶式瓷瓶穿螺栓固定在支架上;
5、加工数量根据隧道的实际进行计划。
6、进洞动力绝缘导线采用3*300mm2+2*150mm2,照明专线采用:
2*75mm2。
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