28.23km特長隧道施工通風設計方案(22頁).doc
下載文檔
上傳人:故事
編號:735359
2023-08-21
21頁
191.87KB
1、xx隧道施工通風方案xx隧道施工通風方案1.設計依據(1)xx隧道設計圖(2)xx隧道施工組織(3)鐵路隧道施工規范(4)關于展開有害氣體監測的通知(5)集體公司有關文件2.編制原則(1)科學配置的原則科學配置通風設施,風機型號,功率與風管直徑必須配套,達到低風阻,滿足低損耗高送風量。(2)經濟合理的原則理論計算隧道內需風量,風量以滿足國家標準為原則,達到既滿足現場施工,又節約能源的目的。(3)利用現有設施的原則盡量利用現場現有的通風設備,既達到合理利用又滿足施工通風的要求。3.工程概況3.1 工程地理位置 xx隧道全長28.236km,為兩條單線隧道。3.2工程范圍和主要工程量 工程范圍本標2、段為新建xx至xx鐵路xx特長隧道工程xx2標,長28.793km。根據招標文件技術資料的標段劃分,本標段的工程范圍為:從xx隧道左線進口DK395+116開始,經xx隧道左線至左線出口DK423+352,再由xx隧道左線出口至洛塘河大橋DK423+915。主要通風重點有xx隧道左線、店子坪斜井、羅家理斜井、右線部分里程。主要工程量隧道主要工程量見表1所示。XX特長隧道工程主要工程數量表 表1工程類別項目名稱單位數量備注隧道XX隧道左線正洞延長米26535單線右線正洞延長米1893右線正洞延長米8463.2.3 施工方法本段隧道除xx隧道出口段采用TBM法施工外,其他段均按鉆爆法組織施工,根據3、不同圍巖級別及水文地質情況選擇合理的施工方法,同時根據監控量測結果,適時施作二次襯砌。(1)鉆爆法段施工方案正洞隧道根據不同的地質采用全斷面法、臺階法或環形開挖預留核心土法開挖,初期支護采用噴、錨、網、為主的支護方式,在軟弱圍巖地段輔以鋼架支護,斷層破碎帶等不良地質地段加強支護。級圍巖段采用全斷面開挖法開挖,多功臺架濕式鑿巖機鉆孔,光面爆破。級圍巖段采用臺階法開挖,多功臺架濕式鑿巖機鉆孔,光面爆破。級圍巖段采用環形開挖預留核心土法開挖,上臺階環形采用人工手持風鎬開挖,核心土及下臺階采用挖掘機開挖,人工修整到位,必要時采用控制爆破。(2)羅家理斜井施工方案本標段xx隧道距出口9970m處設置羅家4、理斜井一座,為永久工程,為、級圍巖,級圍巖段采用全斷面法開挖,級圍巖采用臺階法開挖,級圍巖段環形開挖預留核心土法開挖,挖掘機開挖,人工配合修整到位,必要時采取控制爆破。多功臺架濕式鑿巖機鉆孔,光面爆破。(3)xx隧道TBM法施工方案xx隧道出口段TBM施工采用一臺歐美公司生產的10.20m全斷面敞開式硬巖掘進機獨頭掘進,掘進8.296 km后步進通過羅家理斜井施工正洞段并完成TBM的檢修后二次掘進7.851km,在洞內與進口鉆爆段實現貫通。TBM采用洞外組裝、步進通過出口鉆爆法施工TBM預備洞段后始發掘進,連續皮帶機出碴,在洞外轉入自卸汽車運輸至指定棄碴場;洞身支護方案采用錨噴支護,隧底在掘進5、過程中安裝預制仰拱塊,鋪設雙線,采用編組列車進行材料運輸。隧道出碴采用連續皮帶機出碴方案。在隧道出口至羅家理斜井區間第一階段掘進中,隧道洞碴在洞口設置轉碴裝置,轉為無軌運輸至指定棄碴場;隧道完成第一階段掘進后,步進通過羅家理斜井正洞鉆爆段后,在斜井內布置一條支洞皮帶機,隧道洞碴通過主洞皮帶機倒運至支洞皮帶機上,在羅家理斜井洞口設置裝碴裝置,轉為無軌運輸至指定棄碴場。隧道施工所需支護材料及其它施工材料采用有軌運輸方式。洞內布設雙線,采用編組列車進料。4.通風方式選擇根據現場施工條件,xx隧道第一、二階段施工通風均采用壓入式通風,第三、四階段施工通風均采用壓入式與巷道式相結合的通風方式。5.風量計6、算5.1計算參數 洞內施工需風量計算參數數據表 表2項目單位數量斷面積正洞出口m 290正洞進口70店子坪斜井27羅家理斜井42一次爆破炸藥量正洞出口kg189正洞進口160店子坪斜井95羅家理斜井132洞內同時最多作業人數人58掌子面裝碴車功率KW200出碴車功率KW180通風時間min30最低風速m/s0.15風管直徑m1.7、1.8風管百米漏風率%12風管摩阻系數0.02隧道沿程摩阻系數0.0255.2風量計算5.2.1軸流風機風量計算施工通風所需風量按洞內同時工作的最多人數、洞內允許最小風速、一次性爆破所需要排除的炮煙量和內燃機械設備總功率分別計算,取其中最大值作為控制風量(1)按洞內7、同時工作的最多人數58人計算 式中:作業面每一作業人員的通風量,取3m3/min;作業面同時作業的最多人數,人。(2)按洞內允許最小風速0.15m/s計算 式中: 隧道最大開挖斷面積, m2; 洞內允許最小風速0.15m/s。(3)按一次性爆破所需要排除的炮煙量計算 式中:同時爆破炸藥量,kg;通風時間,min;通風長度,m;隧道斷面積,m2。(4)按內燃機械設備總功率計算式中:內燃機械總功,KW;內燃機械單位功率供風量,3m3/(minKW)。經計算,正洞無軌運輸時開挖作業面所需風量為1280m3/min,店子坪斜井井身開挖所需風量為1280m3/min,羅家理斜井井身開挖所需風量為12808、m3/min。5.2.2射流風機增壓計算射流風機工作風壓的計算射流風機產生的壓力必須得以克服整個系統的阻力,即: 式中:摩擦阻力;局部阻力。 式中:摩擦阻力系數;隧道內的空氣密度(kg/m3);計算管段內氣流平均速度(m/s);計算管段的長度(m);計算管段斷面的水力半徑(m),Rs=4F/S。 式中:局部阻力系數;產生局部阻力前或后的空氣流動平均速度(m/s); 式中: 射流風機壓力,Pa;射流風機出口風速,m/s;射流風機出口斷面積,m2;隧道斷面積,m2; 隧道內風速,m/s;增壓系數,0.85;射流風機臺數。經計算,在正洞內一臺SSF-16射流風機產生的壓力為18.25 Pa,在店子坪9、斜井內一臺射流風機產生的壓力為40Pa,在羅家理斜井內一臺射流風機產生的壓力為26 Pa,經計算,第四階段,出口工區所需射流風機為6臺。5.3 TBM施工通風(散熱)計算TBM隧洞施工中,通風的作用一方面是向工作面輸送足夠的新鮮空氣、濾除開挖掌子面附近空氣中的粉塵;同時由于掘進機運行過程會產生大量的熱量,必須通過通風達到散熱的目的。相對比傳統的鉆孔爆破法施工,TBM長隧洞通風問題相對較簡單。(1)主要計算參數洞內同時工作最多人數按58人/工作面考慮;洞內每人應供應新鮮風3m3/min;TBM散熱系數為2.5 m3 /( sKAV);TBM最大功率暫定為4200KW,(2)計算結果按人數計算風量10、時所需要風量為174 m3/min;為TBM散熱所需風量為630 m3/min左右。根據以上計算結果,取和總和為掌子面需風量,需風量為804 m3/min左右;5.4風阻計算通風阻力則因選擇的風管直徑和風機型號以及送風距離的不同會有很大差距,需要指出的是,如果選擇的風管直徑過小,會導致通風阻力過大,不能滿足送風需要;如果選擇的風管直徑過大,又會造成浪費。(1)直徑1.7風管計算通過理論計算比較選擇直徑1.7 m的通風管, 其通風阻力表達式如下:當送風距離L=1803m時,通風阻力H=1.76Qf2;風壓為3250P,風機出口風量為2590m3/min,風管出口風量為1799 m3/min。當送11、風距離L=2750m時,通風阻力H=2.28Qf2;風壓為3750P,風機出口風量為2450m3/min,風管出口風量為1405 m3/min。當送風距離L=3450m時,通風阻力H=2.55Qf2;風壓為4020P,風機出口風量為2374m3/min,風管出口風量為1182 m3/min。從風量結果看,店子坪斜井最大獨頭通風距離為2750m,根據通風方式,隧道進口施工通風獨頭通風距離最大可達到3450m,這時候風機出口風量為1182 m3/min,小于隧道開挖需要的風量1280 m3/min,在后期可利用在第三階段時候的對右線本標段施工范圍846m進行通風的風機和通風管路,繼續對左線進行通風12、,即為兩臺風機和兩趟通風管路共同對左線進行進口開挖面進行通風。下圖一為1.7m為SDF(C)-No12.5型軸流風機與1.7m風管特性曲線圖,其中趨勢線(4)為220kw的軸流風機的特性曲線,(1)為1.7m風管通風距離為1803m的時候的特性曲線,(2)和(3)分別為通風距離2750m和3450m的特性曲線;風機和風管的特性曲線的交點,即為此類型風機和風管在固定通風距離的時候的工作參數值,可求出風機的風壓和風量。圖一 1.7m風管特性曲線圖(3)直徑1.8風管計算通過理論計算比較選擇直徑1.8 m的通風管, 其通風阻力表達式如下:當送風距離L=2000m時,通風阻力H=1.41Qf2,風機出13、口風量為2700m3/min,風管出口風量為1802 m3/min。當送風距離L=3000m時,通風阻力H=1.79Qf2;風機出口風量為2575m3/min,風管出口風量為1404 m3/min。當送風距離L=4000m時,通風阻力H=2.04Qf2;風機出口風量為2500m3/min,風管出口風量為1114 m3/min。當送風距離L=5000m時,通風阻力H=2.21Qf2;風機出口風量為2470m3/min,風管出口風量為899 m3/min。當送風距離L=6000m時,通風阻力H=2.32Qf2;風機出口風量為2440m3/min,風管出口風量為726 m3/min。從風量結果看,隧14、道出口施工通風獨頭距離最大可達到5000m,當獨頭超過5000m,可采用巷道式通風方式。現場可根據自己的配置情況,在節約風管數量的情況下,可考慮在出口進入TBM施工以后,立即改用巷道式通風方式。6.通風設備選擇及配置軸流風機的選擇主要由所需風量和所選風管參數計算的風壓確定,射流風機的選擇主要是由軸流風機所需要的總風量及總風量所經路程的總阻力確定;風管全部采用科研所研制并獲國家專利的新型軟風管。根據各工區獨頭通風的長度及采用壓入式與巷道式相結合通風時其風流所經路程的長度,可得各工區的主要通風設備數量見表3。主要通風設備及管材參數表 表3 名稱型號技術參數速度(r/min)風壓(Pa)風量(m3/15、min)功率(KW)SDF(C)-No12.5高速13785355155029121102中速629244510521968342低速35513758401475162射流風機SSF-163727.655拉鏈式軟風管17001800平均百米漏風率0.02,摩阻系數0.010.02,每節長度20m/節。 各工區所需通風設備及風管數量 表4名稱風機型號數量(臺)風管型號數量(m)進口工區SDF(C)-No12.53臺,另備用1臺170016000羅家理斜井SDF(C)-No12.55臺,另備用1臺180014000出口工區SDF(C)-No12.51臺,另備用1臺180016600SSF-166 16、臺,另備用1臺7通風布置通風布置如圖示,共分四個階段:第一階段,在施工前期,進口、出口、店子坪斜井和羅家理斜井施工通風均采用壓入式通風,其通風布置詳見xx隧道施工通風布置示意圖 圖1。第二階段,在斜井開挖至正洞以后,店子坪斜井采用兩臺SDF(C)-No12.5型220kw軸流風機和兩道1700通風管路向兩個開挖工作面壓入式送風。羅家理斜井通風方式相同,對左線右線的兩個方向開挖工作面進行壓入式送風。進口和出口均為為一臺SDF(C)-No12.5型220kw軸流風機對開挖面進行壓入式送風,進口風管直徑為1700,出口風管直徑為1800,其通風布置詳見xx隧道施工通風布置示意圖 圖2。第三階段,當店17、子坪斜井和正洞貫通以后,進口工區左線采用混合式通風,新風通過店子坪斜井引入,軸流風機放置在店子坪斜井,并且將店子坪斜井用風墻砌好,然后由軸流風機通過風管送到左右線兩個各作業面,污風由正洞進口排出洞外;羅家理斜井工區新風由洞外的軸流風機送到右線儲氣段,然后由洞內的軸流風機經風管送到各作業面,污風由各作業面經羅家理斜井排出洞外,因為羅家理斜井存在同時三個作業面施工的可能,所以要預備設置三臺軸流風機和三趟軟風管的布置;出口工區采用巷道式通風,新風通過射流風機由左線出口引入,污風通過橫通,從右線出口排出;污風從右線出口排出的時間預計為7000m至8000m的開TBM挖工作時間。其通風布置詳見xx隧道施18、工通風布置示意圖 圖3。第四階段,當進口工區完成846m右線任務以后,繼續采用混合式通風,新風斜井引入,污風由正洞進口排出,軸流風機放置在店子坪斜井內,利用第三階段對右線846m進行通風的軸流風機和軟風管對開挖工作面進行壓入式送風,即為兩臺通風和兩趟通風管路共同對左線進口進行壓入式通風,同時兩趟管路進行通風的具體時間,應該在1000m的左線進口開挖時間以內;出口工區采用壓入式與巷道式相結合的通風方式,新風由射流風機經右線送入,污風由各作業面經左線、羅家理斜井排出;污風從羅家理斜井排出的時間預計為7851m的TBM工作時間;其通風布置詳見xx隧道施工通風布置示意圖 圖4。8施工通風管理8.1管理19、機構及人員編制管理機構設置及人員編制原則專業化原則。技術人員、通風工人等均要專業化。統一管理原則。技術、人員、設備和材料統一管理。機構和人員以滿足通風需要為原則。機構和人員對于xx隧道進出口工區和羅家路斜井工區施工通風,必須設置專人負責,專人管理,每個通風組的機構設置及人員編制如下圖所示。圖二 機構人員編制圖各崗位職責見下表5 項目主要人員和小組職責表 表5序號人員或小組職 責1通風負責人全面負責施工通風技術和人員管理,落實通風方案并組織實施,協調與其他工種之間的關系2技術組協助項目負責人工作,解決方案實施過程中的細化與修改、過渡方案的設計以及通風效果的檢測與評價等。3風管安拆組負責風機、風管20、的安裝和拆卸,管路的維護和修理,協助技術人員完成通風監測任務4風機司機負責風機值班、風機運行狀況記錄工作以及風機的日常維護5風管修補工在洞外專職修補損壞的風管8.2 工作制度所有工人先進行培訓,考試合格后再上崗。風管安拆組和風機司機全部執行三班輪換、洞內交接班制度;風管修補工為常白班,每班工作八小時。8.3通風技術管理通風技術管理包括通風方案的實施,方案的局部調整,過渡方案的設計,通風效果的監測與評價等;這些都由專業技術人員來完成。(1)通風方案的實施通風設計方案只是一個基本模式,要在現場實施,還要進一步細化并繪制出方案實施圖。要求技術人員根據設計圖和現場具體情況,把方案具體化,繪制實施圖,及21、時制定出方案實施細則。(2)通風方案的局部調整通風方案一般都是根據施工方法和施工組織來設計的,在施工過程中施組和施工方法,通常會根據地質情況的變化而變化,如增開工作面或增加運輸通道等,通風方案也需要作相應的變化。要求技術人員根據施組和施工方法的變化對通風設計方案進行局部調整。(3)過渡方案的設計通風方案都是分階段設計的,每個階段之間都存在過渡的問題,在施工現場從一個階段到另一個階段一般需要兩三天時間,決不能因為實施下一階段通風方案而影響正常施工。要求技術人員必須根據現場具體情況做好通風過渡方案。(4)通風效果的檢測與評價通風方案實施以后,實施的方案能否達到設計要求,或者設計本身是否存在問題,這22、些都需要通過溫度、濕度、管路的進出口風量、管路的百米漏風率、通風阻力以及工作面有害氣體濃度變化等項目的測試,來檢查方案落實情況(主要是通風管路安裝質量),評價設計方案。要求技術人員在方案實施后盡快測試,以便對存在的問題及時修正。另外,也要求技術人員對通風效果(主要工作面的有害氣體濃度變化情況)進行經常性的檢測,以檢查通風管路的安裝維護質量。9. 施工通風輔助措施(1) 由專業隊伍進行現場施工通風管理和實施,風管安裝必須平、直、順,通風管路轉彎處安設鋼性彎頭,并且彎度平緩,避免轉銳角彎,以減小管路沿程阻力和局部阻力,并且要加強日常維修和管理。(2)必須配有專業技術人員對現場通風效果進行檢測,根據23、檢測結果及時優化通風方案。(3)必要時可以根據檢測結果及時對通風系統作局部調整,必須保證洞內氣溫不得高于28、一氧化碳(CO)和二氧化氮(NO2)濃度在通風30 min后分別降到30mg/m3和5mg/m3以下,以滿足施工需要。(4)風機必須配有專業風機司機負責操作,并作好運轉記錄,上崗前必須進行專業培訓,培訓合格后方可上崗。(5)電工必須定期檢修風機,及時發現和解決故障,保證風機正常運轉。(6)不用的橫通道要及時封閉,設有風門的橫通道要加強對風門的管理,以減少污風循環對通風效果的影響。對無軌運輸施工的作業面,在采用壓入式與巷道式相結合進行通風時,隧道內的出碴、進料運輸車輛的行走路線應與污風的24、行走路線一致。 10. 氣體監測根據鐵路隧道施工規范以及中鐵隧道集團理事會安全質量管理委員會文件(隧安質委【2008】25號)文,關于展開有害氣體監測的通知;為了掌握工作場所有害氣體的種類和濃度,采取有效措施降低施工安全風險,保證員工的生命安全和身體健康,要求在全集團相關施工項目開展有害氣體監測工作。10.1開展有害氣體監測的工地(1)所有山嶺、市政隧道和地下工程項目;(2)獨頭施工1000m以上隧道(巷道)項目;(3)人工挖孔樁及深基坑(開挖深度超過5米)的項目;(4)垃圾、污物堆埋場附近的項目;(5)設計文件中指出存在或可能含有有害氣體的項目。10.2主要有害環境因素隧道在整個施工過程中,25、作業環境應符合下列職業健康及安全標準: (1) 空氣中氧氣含量,按體積不得小于20。(2) 隧道內允許最小風速Vmin=0.15m/s。(3)隧道內氣溫不得高于28,隧道內噪音不得大于90dB。(4) 粉塵容許濃度,每立方米空氣中含有10以上的游離二氧化硅的粉塵不得大于2mg,每立方米空氣中含有10以下的游離二氧化硅的礦物性粉塵不得大于4mg。(5)爆破30min后,有害氣體二氧化氮體積不得大于5mg/m3,一氧化碳不超過30mg/m3,瓦斯濃度不得超過0.5%1.0%。10.3污染防治措施為了達到國家的有關規定,必須對作業環境進行定期檢測,同時施工中必須采取必要的措施來改變施工環境,可采取防26、污染的主要措施有: (1)采用濕式鑿巖機,嚴禁使用干式鑿巖機;采用濕式鑿巖與干式鑿巖相比,可降低80%的粉塵。 (2)噴射混凝土采用濕噴法,用濕噴法比干噴法可降低粉塵85%。 (3)水幕降塵:把水霧化成濕水滴噴射到空氣中,使之與空氣中的粉塵碰撞,則塵粒附于水滴上,潮濕的塵粒凝聚成大顆粒,從而加快其降落速度,從而達到除塵的目的。爆破后及出渣中的降塵有明顯的效果。(4)機械通風:通風要保證有足夠的風量、風壓、風筒基本完好無損且吊掛平、順、直。因此,施工中采取了適當的通風方法來確保達到上述目標。(5)機械凈化:主要是調整噴油嘴的噴油效果,采用渦輪增壓器原理,使燃油燃燒更充分,產生的有害氣體更少,并且27、在尾氣排放裝置上安裝尾氣凈化器。(6)個人防護:按規定佩帶防塵口罩等安全防護用品。另外,在隧道路面上定期灑水,防止車輛運行時或爆破沖擊波而造成積塵二次飛揚。隧道施工時在洞內對施工機械,如空氣壓縮機,送風機等加設消音器等設施。10.4主要檢測對象對于無軌運輸隧道,出碴等行駛的機動車輛,其排放的尾氣中氣態的CO、氮氧化物是主要的有害成分。目前,對隧道空氣污染的治理方法是以稀釋有害成分濃度為目的的通風換氣法。相關部門應該對風速、風量、CO濃度、NO2濃度,H2S濃度,SO2濃度,CH4濃度等各項指標都有嚴格要求,定期對上述各項指標濃度進行檢測,以上述各項指標為基準,決定各項施工工序的合理性,如果某項28、指標超標,立即上報安全環保部,理順環境保護與隧道施工的關系,重視其環境危害,積極主動采取合理措施,使其危害降到最低限度。10.5測對象、儀器儀器選型本著既方便現場使用,又能準確的測量有害氣體濃度的原則,集團公司推薦直接讀數式監測儀器。主要檢測對象、儀器參數和檢測頻率 表6檢測對象檢測儀器型號廠家參考價(元)CH4瓦斯測定儀MINIEX北京6800CH4瓦斯報警儀AjB-2/CH4北京2700CH4光干涉甲烷測定儀CJG-10xx860CH4瓦斯報警斷電儀ADJ-2國產面議CO一氧化碳報警儀GIR/CO北京4050CO一氧化碳檢測儀BY-200-CO北京5800SO2二氧化硫檢測儀BY-200-29、 SO2北京6000SO2二氧化硫檢測儀TY-9500- (SO2)北京6800H2S硫化氫檢測儀H2S北京3600H2S硫化氫報警儀H2S北京2800NO2便攜式NO2儀Impulsepro英國面議風速熱球式風速儀QDF-3型北京面議通風量(m3/min)由風速和斷面積計算求得10.5 監測頻率(1)規定范圍內的工地,每3至7天監測一次。(2)獨頭施工1000m以上隧道(巷道),開挖超過300m時開始監測。(3)施工中造成地質、有害氣體種類、濃度變化的作業,必須監測。如:開挖、爆破后地質發生變化后,盾構機開倉后,垃圾、污物堆埋場附近開挖前后,人工挖孔樁未連班作業前,超前地質鉆孔時,復工前等。30、(4)在設計文件指定有瓦斯存在,或施工中發現瓦斯時,應24小時連續監測。10.6 監測標準工作場所空氣中部分有害物質容許濃度(1)MAC(工作場所最大允許濃度),mg/m3(2)TWA(8小時統計權重平均值),mg/m3(3)STEL(15分鐘短期暴露水平),mg/m3(4)IDLH(立即致死量),(ppm)。有害氣體容許濃度指標 表7有害物質MACPC-TWA8小時PC-STEL15分鐘IDLH一氧化碳3020301500二氧化硫15510100二氧化氮5510100硫化氫101015300甲烷0.5%,嚴禁火源;1%,停止作業;1.5%,人員全部撤出、切斷電源,進行處理10.7監測實施(131、)瓦斯監測人員必須經有資質的單位培訓合格后持證上崗。其他有害氣體監測人員應嚴格按儀器使用說明書的要求操作。 (2)監測點、監測頻次、有害氣體容許值應形成書面文件并交底。(3)監測點選擇必須有代表性,應設置在工人經常操作、活動的地點有風流影響時,監測點一般應在下風側。(4)監測的高度,一般為離地面或者操作平臺1.5米,通常說的呼吸帶附近。甲烷檢測是應在隧道(巷道)的上部,硫化氫檢測應在隧道(巷道)的下部。(5)根據監測項目,使用國家規定的檢測方法,一般情況下,每個監測點至少測定三次,一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)取其平均值,瓦斯(CH4)、硫化氫(H2S)取其最大值。(6)監測人員應定期對監測數據進行統計分析,有害氣體濃度超過國家標準應及時報告項目經理,采取有效措施,改善作業環境。10.8信息上報(1)有害氣體監測的相關信息,應做為安全周報的重點內容。(2)有害氣體的相關情況發生較大變化時,立即逐級上報。(3)每次進行有害氣體監測后,必須立即形成正式記錄,并簽字齊全,妥善保存。