高铁隧道(辅助作业2)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,高速铁路隧道工程施工,哈尔滨铁道职业技术学院,铁道建筑学院 王国博,辅助作业,通风,给排水,供电,压缩空气,隧道施工中的开挖、支护和衬砌三条主要作业线所采用的机械设备，均应向电气化、液压化、自动化方向发展。但在现阶段，以压缩空气为动力的风动机械设备仍然在大部分隧道施工中广泛地采用。,压缩空气俗称高压风，即经空气压缩机压缩后的具有一定压力的空气。要保证风动机械设备正常运转，压缩空气必须具有一定的风量和风压。,一、供风量的计算,空气压缩机一般简称空压机，隧道掘进应采用空压机供风。空压机站应提供能满足各种风动机械设备同时正常运转及输送损耗所需要的风量。,供风量的大小可根据下式计算：,Q=（1+K,备,）（qK+q,漏,）k,m,式中：K,备,-空压机的备用系数，一般取75%-90% ；,q-风动机具所需的风量（m3/min）；,q,漏,-管路及附件的漏耗损失，其值为,q,漏,=L,其中 -每公里漏风量，平均（minkm）,L-管路总长（km）；,K-同时工作系数，见表；,k,m,-空压机所处海拔高度对空压机工作效率的影,响系数，,二、空压机站,空压机站主要由空压机、配电设备、储风罐（俗称风包）、送风管及配件、循环水池（用于冷却空压机）等组成。,空压机按动力源可分为电动和内燃两种。短隧道可采用移动式内燃空压机，长隧道可采用固定式大型电动空压机。,空压机站一般应靠近洞口，当有多个洞口需集中供风时，可选在适中位置，但应靠近风量较大的洞口。空压机与铺设的高压风管同侧，并注意防洪、防火、防爆破。机房要求地形宽敞，通风良好，地基坚固。两空压机之间的净距不小于1.5m。此外，还应考虑空压机出入、调换、加油、加水等方便。,三、高压风管管径的选择,隧道工作面风压不应小于0.5Mpa，高压风管管径的选择，应满足工作风压不小于0.5MPa的要求。,空压机生产的压缩空气的压力一般在左右，为保证工作风压，钢管终端的风压不得小于0.6MPa，通过胶皮管输送至风动机具的工作风压不小于0.5MPa。,压缩空气在输送过程中，由于管壁摩擦、接头、阀门等产生阻力，其压力会减少，一般称压力损失。,如果压力损失值若过大，则须选用较大管径的风管，从而减少压力损失值，使钢管末端风压不得小于0.6MPa。,胶皮风管是连接钢管与风动机具的，由于其压力损失较大，一般应尽量缩短其使用的长度，从而保证压缩空气的工作压力不小于0.5MPa,四、高压风管管路铺设要求,1、管道铺设要求平顺、接头密封、防止漏风，凡有裂纹、凹陷等现象的钢管不能使用；,2、在洞外地段，风管长度超过500m、温度变化较大时，宜安装伸缩器；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，如石棉衬垫等；,3、在总输出管道上，必须安装总闸阀，以便控制和维修管道；主管上每隔300m-500m应分装闸阀；,按施工要求，在适当地段（一般每隔60m）加设一个三通接头备用；管道前端至开挖面距离保持在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，与分风器联结的胶皮软管长度不宜大于10m；,4、主管长度大于1000m时，应在管道最低处设置油水分离器，定期放出管中积聚的油水，以保持管内清洁与干燥；,5、管道安装前应进行检查，钢管内不得留有残杂物和其他赃物；各种闸阀在安装前应拆开清洗，并进行水压强度试验，合格者方能使用；,6、管道在洞内应铺设在电缆、电线的另一侧（保证施工安全），并与运输轨道有一定的距离，管道高度一般不应超过运输轨道的轨面，若管径较大而超过轨面，应适当增大距离。如与水沟同侧时不应影响水沟排水；,7、管道使用时，应有专人负责检查、养护。,隧道施工中由于凿岩、防尘、喷射混凝土、灌筑混凝土衬砌、混凝土养护及空压机冷却等需要大量用水。另外，施工人员生活（饮水及洗澡）也要用水，因此要有供水设施。,为了保持洞内有一个良好的施工环境，洞内施工中所用的水、渗漏出来的地下水都必须及时排出到洞外。,一、施工供水,1、水质要求,凡无臭味，不含有害矿物质的洁净天然水都可以作施工用水，但应做水质试验分析。对拌制混凝土的用水，要求硫酸盐含量不大于1500mg/L，氢离子含量（PH值）不小于4，且无油、糖、酸等杂质。,作为防尘用水，要求大肠杆菌指数每升水中不超过3个。生活用水要求新鲜清洁。,2、用水量估算,用水量与隧道工程的规模、施工进度、施工人员数量、机械化程度等条件有关，变化幅度较大，一般可参照表1来估算1d的用水量，再加一定的储备量。,用水项目,单位,耗水量,说明,手持式凿岩机,吨/（台小时）,0.20,喷雾洒水,吨/分钟,0.03,爆破后喷雾30分钟,衬砌,吨/小时,1.50,包括混凝土养护,机械,吨/（台小时）,5.00,循环冷却,浴池,吨/次,15.0,生活,吨/（人天）,0.02,3、供水方式,供水方式主要根据水源情况而定。在选择水源时，要根据当地季节变化，要求有充足的水量，保证不间断供水。,通常应尽量利用自流水源，以减少抽水机械设备。一般是把山上流水或泉水，河水或地下水（打井）用水管或抽水机引或扬升到修建于山顶的蓄水池中，然后利用地形高差形成水压，通过管路送达使用地点。,蓄水池形式一般为开口式，水池容量根据最大计算用水量、水源及抽水机等情况而定。为防止抽水机发生故障或偶尔停电，还应考虑备用水量。,蓄水池位置应选在基底坚固的山坡上，避开隧道洞顶，以防水池下沉开裂后漏水渗入隧道，造成山体滑动或洞内坍方。,隧道工作面的水压不应小于0.3Mpa。,水从水池出水口到达隧道开挖面，其水压应不小于0.3Mpa，又因为10m高的水柱可以产生0.1 Mpa的水压。所以水池与隧道开挖面间应有一定的高差值，即：,H1.2（30+h,损,） （m）,式中 1.2-水压储备系数；,h,损,-管路全部水头损失，其值为 h,损,=h,摩,+h,局,，,其中h,摩,为管路摩擦损失，h,局,为管路局部损失。,4、供水管道的布置,（1）供水管道主管直径一般为75-150mm，支管直径为50mm。,（2）管道铺设要求平顺、短直且弯头少，干路管径尽可能一致，接头严密不漏水。,（3）管道沿山顺坡铺设悬空跨距大时，应根据计算来设立支柱承托，支撑点与水管之间加木垫；严寒地区应采用埋置或包扎等防冻措施，以防水管冻裂。,（4）水池的输出管应设总闸阀，干路管道每隔300m-500m应安装闸阀一个，以便维修和控制管道。,（5）为了保证安全，洞内水管道应安设在电线路相对的一侧，不应妨碍运输和行人，并设专人负责检查养护。,（6）管道前端至开挖面，一般保持的距离为30m，用直径50mm高压软管接分水器，中间预留三通，至其他工作面供水使用软管连接，其长度不宜超过50m。,（7）如利用高山水池，其自然压头超过所需水压时，应进行减压，一般是在管路中段设中间水池作过渡站，也可利用减压阀来降低管道中水流的压力。,二、施工排水,1、顺坡施工的排水,向洞内开挖是上坡，叫顺坡施工。因此只需随导坑的延伸，在一侧挖水沟，使水顺坡自然排除洞外即可。,(1)在顺坡施工的隧道中，利用开挖形成的自然坡度，进行自然排水。,(2)在未铺底及衬砌地段，及时在边墙脚两侧挖侧沟排水，不良地质地段不宜挖沟时，用钢管排水。,(3)在已铺底及衬砌地段，利用设计的排水沟排水。,若设有平行导坑时，则平导应较正洞低0.20.6 m，使正洞的水通过横通道引入平导排出，有利于正洞的正常施工。,(4)注意事项：,洞内顺坡排水时，应在隧道单侧或双侧设排水沟，排水沟大小依隧道坡度及涌水量确定。,洞内顺坡排水水沟断面及坡度应能满足隧道内渗漏水和施工废水的排出需要，排水沟应经常清理以防堵塞。,施工时临时排水沟的设置应与永久排水沟统筹考虑。,在膨胀岩、土质地层、围岩松软地段，可根据需要铺砌水沟或用管槽排水。,仰拱、底板混凝土浇筑前应将基底虚渣、杂物、积水等清除干净；施作仰拱时应在作业区前端设置临时集水井，并妥善解决排水管路跨基坑问题。,底板坡面应平顺，浇筑底板混凝土应考虑作业期间的基坑排水，确保排水畅通。,2、反坡施工的排水,向洞内开挖为下坡，叫反坡施工。因此水向工作面汇集，需用机械排水。排水系统的布置有两种方式：,(1)分段开挖反坡水沟。视线路坡度，逐段开挖反向排水沟和集水坑，即在每段下坡终点开挖集水坑，使水流至坑内，再用水泵逐段抽水排出洞外,(2)隔开较长距离开挖集水坑。工作面涌水量较大时，在断面外挖一容积约24m3的集水坑，用辅助水泵将水排至集水坑，再由大功率水泵经排水管一次（或分段）排出洞外。这种方式的优点是所需抽水机数量少，缺点是要安装水管，抽水机随着坑道的掘进而拆迁前移。在隧道较长、涌水量较大时采用。,洞内220V照明线均应使用防潮绝缘导线，并架设在离地面2.2m以上高的瓷瓶上。高压电缆的架设高度应高出地面3.5m。,隧道施工供电方式有自设发电站和地方电网供电两种。一般应尽量采用地方电网供电，只有在地方供电不能满足施工用电需要或距离地方电网太远时，才自设发电站。,此外，自发电还可作为备用，当地方电网供电不稳定时，在有些重要施工场所还应设置双回路供电网，以保证供电的稳定性。,在成洞地段用400V/230V供电线路，一般采用塑料绝缘铝绞线或橡皮绝缘铝芯线架设；开挖未衬砌地段以及手提灯应使用铜芯橡皮绝缘电缆。,布置线路时应注意以下几点：,1、输电干线或动力、照明线路安装在同一侧时，必须分层架设。其原则是：高压在上，低压在下；干线在上，支线在下；动力线在上，照明线在下。且应在风、水管路相对的一侧。,2、隧道内配电线路分低压进洞和高压进洞两种。一般隧道在1000m以下，采用低压进洞，电压为400V，配电变压器设在洞外；,当隧道在1000m以上则采用高压进洞，以保证线路终端电压不致过低。高压进洞一般为10kV，配电变压器设在洞内。,3、根据隧道作业特点，电线路架设分两次进行。在进洞初期，先用橡套电缆装设临时电路，随着工作面的推进，在成洞地段用胶皮绝缘线架设固定线路，换下电缆供继续前进的工作面使用。,4、不允许将通电的多余电缆盘绕堆放，以免引起电缆过热发生燃烧,二、施工照明,隧道施工采用电灯照明，照明光线要充足均匀。以往施工照明采用白炽灯，它既费电，亮度又差，且易造成事故。近年来已开始采用高压钠灯、低压卤钨灯、钠铊铟灯、镐灯等新光源。另外在隧道内还应设置避难紧急照明用灯，它里面用的是电池。,1、高压钠灯,此种灯的发光效率为20-30lm/W，透雾性能好，没有眩光。尽管洞内放炮后烟雾弥漫，但灯下物体仍清晰可见，此灯能经受爆破冲击波的震动，诱虫少，使用寿命长，可达2000-5000小时，是洞内施工较理想的照明光源。,2、低压卤钨灯,这种灯的发光效率为20-30lm/W，通常使用的有两种，一种为36V 300W或36V 500W卤钨灯，寿命大于600小时，亮度为白炽灯的两倍。另一种是36V 500W溴钨灯，使用寿命大于500小时，亮度为白炽灯的三倍，适用于作业面的照明。,3、钠铊铟灯,它是一种新型气体放电灯。发光效率为60-80lm/W，光色好，适用于大面积照明，灯的使用寿命为1000-2000小时。但在洞内使用时透烟雾性能差，悬挂高度在15m以下时有眩光。,4、镐灯,镐灯是一种高强度气体放电灯，发光效率在70lm/W，以上。显色性能好，光色洁白，清晰宜人，灯的使用寿命大于500小时，适用于洞外场地照明。,随着科学技术的发展，新型照明灯具的出现，隧道内应该积极采用新的光源。,三、安全用电,安全用电主要是指防止触电事故，实施途径是依靠健全的规章制度和完善的技术措施。其目的是保证人身安全和高速度、高质量完成施工任务。常用的技术措施有：采用绝缘、屏护遮拦，保证安全距离；采用保护接零；采用安全电压等。,1、安全作业要求。有关安全作业，除应遵守电工安全作业规程外，重点应注意以下几点：一是线路及接头不许有裸露，要经常检查，发现裸露应立即包扎；二是各种过电流保护装置不应加大其容量，不能用任何金属丝代替熔丝；三是电工人员操作时必须戴绝缘手套和穿绝缘胶靴；四是在需要触及导电部分时，必须先用测电器检查，确认无电时，才能开始工作，并事先将有关的开关切断封锁，以防误合闸；五是一切电器设备的金属外壳或构架都必须进行妥善接地。,2、接地。在隧道施工中需要接地的设施有：与电机连接的金属构架、变压器外壳、配电箱外壳、启动器外壳、高压电缆的金属外皮、低压橡套电缆的接地芯线（即联结变压器中性点的中性线）、风水管路、轨道及洞内临时装设的金属支架等。接地是由高压电缆外皮和低压电缆的接地芯线以及所有明线架设的中性线连接成一个总的接地网路，在网路上分别连接上述需要接地的设施，构成一个具有多处接地装置的接地系统。不用高压供电的隧道，应在400/230 V进线端设置中心接地装置。,