郑西铁路客运专线通风措施.doc
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1、郑州西安客运专线黄土隧道群 通风及防尘措施初步建议郑州西安客运专线公司石家庄铁道学院2007年3月1前言郑州西安铁路客运专线全长KM,其中隧道共38座,总里程76703m。隧道长度最短的山神庙隧道150M,最长的(张茅隧道)8460m.根据施工组织设计的调查,独头掘出长度最短,没有增设斜井导坑的共28座,其中独头通风长度L500m以下的居多,有21座,独头通风长度500mL1000m的6座,达到2000m的另1座(金银山隧道);设有施工辅助斜井的10座。多数斜井长度超过500m,仅有函谷关隧道1#斜井长589m,2#斜井长963m。设有斜井的10座隧道,均通过斜井向进,出口正洞双向施工,多数单
2、向施工长度不足1000m,正洞单向施工长度小于2000m.矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。在38座隧道中,黄土隧道占大多数。由于采用双线设计方案,衬砌厚度大,开挖断面更大,一般都达到165。挖方式一般为非钻爆法,人工开挖弧导。CRD方法,短台阶法等,工作面采用挖掘机开挖装土,20t自卸汽车运渣,初期支护主要设备为混凝土搅拌车及湿式喷浆机等无轨运输施工模式。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。郑州西安客运专线隧道通风与施工环境控制应主要针对大断面黄土隧道无轨运输作业模式,提出能有效改善作业环境的通风方案,开发与施工实际相适应的通风设备,研究现场防尘降尘等技术措施。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。2施工通风系统的设计原则、依据和基
3、础资料21系统设计原则 (1)施工通风系统布置应紧密结合施工方法,满足施工组织设计和计划进度的要求; (2)贯彻“以人为本”的建设理论、保证安全、优化施工环境; (3)施工通风系统应使正常施工条件下,隧道工作面的主要作业场地的劳动环境符合国家劳动卫生标准。在最不利条件下作业面的主要劳动卫生条件基本达到国家标准,即CO含量低于30mg/m3氨氧化合物(NOx)等低于5mg/m3,粉尘浓度低于2mg/m3,洞内平均温度不超过28;酽锕极額閉镇桧猪訣锥。(4)施工通风设计应尽可能降低通风技术难度,便于施工管理。系统形式简约,不宜频繁移动和更换风机; (5)尽可能减少控制风门,减少通风对施工运输的干扰
4、; (6)多工作同时施工的通风系统中,在满足施工要求的前提下,最大洞深时可将排烟,运输等控制用风量的工序适当的错开,然后进行通风计算,确定合理的系统规模;通风设备的种类和数量应相对较少,并尽可能利用承包商已有设备;彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 (7)坚持节约投资,节约能源的设计原则; (8)尽可能使用国产低噪声,高效率专用隧道风机,暂时国内不能生产的,也应该立足国内技术力量,自行研究开发。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。22设计依据 (1)铁道部科技司项目合同; (2)水利水电部标准DL/5099-1999; (3)铁道部标准铁道隧道施工规范(JB204-86); (4)主洞特性参数表; (5)支洞特性参数表
5、; (6)各隧道施工组织设计。23基础资料 (1)工程海拔高度按平均海拔1000m以下计算,不用考虑空气重率高程修正系数; (2)通风管道的平均百米漏风率:国产风管取P100=(1015);引用的分管取P100=0.55;厦礴恳蹒骈時盡继價骚。 (3)取管道的达西系数=0015,管道的摩组系数 =/8=00150835/8=15710-3kg/m3 (4)洞壁沿程摩阻系数按瞄支护巷取=0088,TBM掘进的遂洞取=055; (5)钻爆法施工时,钻孔深度取45,有效爆破深度平均40m; (6)炸药用量,全断面开挖时取16kg/m3,导洞开挖时取18kg/m3; (7)排除炮烟的通风时间,小断面取
6、t=15min,大断面t=30min; (8)洞内施工人员用风指标取40m3/min; (9)洞内柴油机采用安装废气净化装置后的风量指标,按实际使用功率计算,取40m3/minKW;3.通风方式及总体方案 根据对郑州-西安客运专线38座隧道中主洞及支洞特征参数,施工方法,施工组织设计的调查分析研究,初步认为各类隧道施工工区的通风方式的选择应按下述原则确定:茕桢广鳓鯡选块网羈泪。31隧道进口段,出口段采用长管道压入式通风,分别按独头通风长度500m,1000m,1500m,2000m等四种情况进行通风系统设备造型配套设计;鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。32对于以斜井作为辅导施工坑道的工段,当斜井长度小于
7、500m,正洞施工长度均小于1000m的,采用双风机双管道压入式通风,按总通风长度1500m进行通风系统设备选型配套设计;籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。33对以斜井作辅助施工坑道,斜井长度大于500m,不论正洞施工长度多少,均采用混合式通风。即在斜井内布设压出式通风系统(管道长度500m),在正洞内布设压入式通风系统(管道长度1000m);預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。3.4对于少数不在上述讨论范围(如张茅隧道,函谷关隧道等)的隧道,根据工程施工的实际情况,另行制定施工通风方案和进行系统设计;渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。35尽可能避免再增设专用通风竖井的通风方案。因此,虽然郑州-西安客运专线隧道多,情况各异,但没有
8、必要分别按各隧道实际施工情况进行通风系统设计。按照上述分类进行设计的原则提出的通风方案和系统设计可以适用各种不同情况,实际上是可行的。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。4压入式通风方案41系统布置 120-130mF:Q=1800m33/min, Ht=1200Pa, N=55kw130m1.4m,L500m擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。 图1 独头掘进500m施工通风方案 如图1所示,采用通风机配以柔性通风管道布置压入式通风系统,通风机安装在洞外,距洞口约20-30m。新鲜空气通过柔性通风管道压入到工作面,洞中的污染气体及粉尘沿隧洞排出洞外。压入式通风管道出口距开挖工作面的长度,再钻爆法作业时建议为50m,但在
9、黄土隧道中,不采用钻爆法作业,该距离应适应缩短,考虑作业机械布置,仰拱施作等情况,建议该长度为30m贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。4.2工作面风量的计算方法421按允许最低平均风速015m计算,取平均开挖断面积165, Q1=AV=01516560=1485m3/min4.2.2按最多作业人数计算,取最多作业人数50人,平均每人需风量40m3/人min Q2=450=200m3/min4.2.3按排除炮烟计算风量 取钻孔深度35m,单位炸药用量14kg/m3,钻爆法开挖断面积165,则一次爆破炸药用量G=606kg.坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。炮烟抛掷长度L0=15+G/5=136m取爆破后通风时间20mi
10、n,则排除炮烟所需风量 Q3=7.84.3按稀释内燃设备废气计算风量取20t自卸汽车柴油发动机功率180Kw,在遂洞内平均行驶速度10km/h,装渣循环时间5min,则车辆间距为833m。取重车负荷率为08,利用率为09;空车负荷率为03,利用率09。又假设出渣工序中还有混凝土喷锚,衬砌等平行作业,取混凝土输送车配用柴油机功率250kw,负荷率07,利用率09;混凝土泵车1台,柴油机功率75kw,负荷率09,利用率09;装渣用挖掘机1台,柴油机功率150kw,负荷率085,利用率09。因此,装渣工序中柴油机使用功率蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。N=KiKtNe式中,Ki每种机械的负荷率;Kt每种机械的
11、利用率NeME每种机械的柴油机额定功率,kw.稀释内燃设备废气所需的供风量为: Q4=40N4.4通风机的设计风量管道的漏风系数 PL=1/(1-lP100/100) 式中,L:通风管长度,m:p100;平均百米漏风率按工作面要求的最大新鲜风量计算通风机风量 Qj=PLQ24.5通风管道及通风机全压管道通风阻力系数 Rf(D1.5)=6.5L/D5,NS2/m8 Rf(D1.4)=6.5L/D5,NS2/m84.6通风机配用电动机功率电动机功率 N=11QiPt/5.独头掘进500,1000,1500,2000m压入式通风方案F:Q=1800m3/min,Ht=1200Pa,N=55Kw120
12、-130m130m1.4,L500m 買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。 图1 独头掘进500m施工通风方案 F:=2400m3/min,Ht=2000Pa,N=110Kw双级调速16m,L1000m 图2独头掘进1000m施工通风方案F:Q=2700m3/min,Ht=3000Pa,N=2110Kw双级调速16m,L1500m 图3独头掘进1500m单路通风F:Q=1500m3/min,Ht=2750Pa,N=95Kw双级调速16m,L1500m1.3m綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。 图4独头掘进1500m双路通风14m,L2300mF:Q=1800m3/min,Ht=4200Pa,N=295Kw驅踬髏彦浃绥譎
13、饴憂锦。 图5独头掘进2300m双路通风6张茅隧道1#斜井建议方案 张茅隧道是郑州西安客运专线中最长的黄土隧道,设有两座斜井。其中1#斜井长300m,向正洞进口方向计划施工1300m,向正洞出口方向计划施工2200m.正洞开挖断面积165,采用无轨运输出渣。受斜井断面限制,斜井内只能安装两路直径12m通风管道。现斜井口已安装2110Kw风机(设计风量1800m3/min,全压5000Pa)2台,分别配用直径12m通风软管向进,出口两个工作面供风(图6)。现场估计,采用该通风系统难以满足出口方向正洞施工2300M的要求,于是提出在出口方向适当位置增设通风竖井的初步设想,但考虑竖井位置难以确定,施
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