隧道风、水、电管线布置方案设计

隧道洞通风、排水、施工用电及管线布置方案

一、工程概况：

丰宁隧道（DK190+364至DK196+761）位于市丰宁县城东南侧，隧道进口位于南二营村，里程为DK190+364；出口位于四道河村后侧，里程为DK196+761，全长为6397米，隧道最大埋设409.6m。本隧道为单洞双线隧道，直线段标准线间距为4.0m。丰宁隧道进出口段均位于曲线上，其余地段均为直线段。进口段线路为右偏曲线，DK190+364~DK190+987,长623m，曲线半径为800m。出口段线路为右偏曲线，DK196+374.048~DK196+756，长381.952m，曲线半径为2000m。隧道纵坡均为下坡，隧道进口坡度为5‰，隧道坡长749m;其余坡度为12‰，坡长5648m。

二、洞管路总体布设：

丰宁隧道洞临时设施包括洞高压电缆、低压照明线路、高压动力线、通风管路、抽排水管路等，洞照明采用36V低压电路，在施工场地设置大的蓄水池，引入潮河水供施工用水，根据现场施工实际情况和依据规计算在丰宁隧道施工端口各安装一台2×110KW轴流式通风机，进行压入式送风，通风管采用ф1800mm拉链式软风管，通风管安装在起拱线位置上。洞管线布设详见附图。

1、高压供水方案

隧道进出口均打井取水，洞口外设置施工用水池，利用高扬程水泵从水井提至施工，再利用增压泵，从施工用水池向洞施工作业面提供高压用水。供水满足洞高压用水需要，利用管路供水至洞，高压水管选用直径为Ф108的无缝钢管，采用托架安装边墙上。

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2、洞施工排水方案

丰宁隧道进口端为反坡施工，开挖时根据洞的实际涌水量配备足够的抽水设备，将掌子面积水利用污水泵逐级抽水，排出洞外。丰宁隧道出口施工为顺坡施工，排水采用顺坡自然排水，只在开挖面与仰拱区间设抽水设备，抽水设备为高压潜水泵，水泵将施工污水抽至成形水沟自然顺坡排入洞口左侧水坑废水处理池，污水经处理达标后排放至潮河。

3、施工用电方案

隧道施工用电由10KV高压线“T”接点处引入洞口变压器后，提供各洞口生产、生活用电，在大电未送达之前采用自备发电机供电。计划在进口设置1000KVA变压器一台，500KVA变压器一台，400KVA变压器预留进洞使用，出口设置设置1000KVA变压器一台，500KVA变压器一台，400KVA变压器预留进洞使用，同时，每个洞口配备一台350KW发电机、一台50KW发电机备用，以满足施工和生活用电。因隧道单口掘进较长，电压降较大，需将变压器移至洞，进洞采用电缆引10kv高压电至洞变电器。

照明电压：作业地段不得大于36V，成洞和不作业地段可采用220V；成洞地段固定的电线路，用绝缘良好的胶皮线架设，照明灯15m布置一处。衬砌、开挖等施工地段，加设照明设备，以满足施工照明。施工地段的临时电线路宜采用橡套电缆，隧道设应急照明设备，该设备必须在短路或供电中断时，能自动接通并能连续工作2小时以上，应急设备布设间距30m一处。

三、施工措施

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1、隧道通风

施工通风设计依据《铁路隧道施工规》和施工工作面安排进行设计。开挖面领先衬砌70～100m。衬砌仰拱先行，拱墙一次成型，为通风设备的安装提供了较好的条件。同时，由于施工人员、机具绝大部分集中在距掌子面百米围，爆破烟尘都集中在一起，根据上述情况，采用轴流式通风机、压入式通风。

1.1、压入式通风布置形式

10m≤L20m 图1 压入式通风布置示意图 45m≤L1≤60m 如上图1所示，通风机或局部扇风机把新鲜空气经风筒压入工作面，污浊空气沿隧道流出。

保证有效射程（L1）的控制距离。有效射程以外的炮烟及废气，呈涡流状态，不能迅速排除。

有效射程按下式计算：

.////L1=(4~5)A 式中：L1—有效射程，m； A — 隧道的断面积，m2。 L1=5√130=5*11.4=57m；

在应用压入式通风时须注意以下两点：

（1）通风机安装位置应与洞口保持一定距离，一般应大于20m；

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同时，风机应安置在洞门10m以外处，避免洞流出的污浊空气重新进入，形成部分循环风。

（2）风筒出口应与工作面保持一定距离，对于大断面、大风量、大直径风管，该距离应控制在45～60m以。

1.2、风机及风管的确定

因隧道开挖断面大和无轨运输洞污染大的客观原因，成立专业通风技术班组，加强通风管理，负责风管的接长、检查、补漏、顺直、开机及其它管理工作，确保管道漏风率及摩阻力，保证洞掌子面风速在0.21m/s以上。同时采取综合防尘技术，炮后立即喷雾洒水，出碴过程中设专人洒水，湿式钻孔，湿喷混凝土作业。加强设备维修管理，减少排放尾气、废气，达到综合防尘效果，并随时进行洞环境监测，配置风速仪掌握通风情况及环境情况，确保洞空气清新，创造良好的劳动环境。

根据我国铁路、厂矿、企业及有关劳动卫生标准的规定，隧道施工作业段的空气必须符合下列卫生标准：1、粉尘浓度：国务院颁布的《关于防止厂矿企业中矽尘危害的决定》中规定：（1）每m3空气含有10％以上游离二氧化硅的粉尘为2mg；（2）含游离二氧化硅在10％以下时，不含有害物质的矿性和动植物性的粉尘为10mg；（3）含游离二氧化硅在10%以下的水混粉尘为6mg。2、氮氧化合物（换算成NO2）浓度：我国矿山安全规程及《铁路隧道施工技术规》规定：氮氧化合物不得超过0.00025％，质量浓度不得超过5mg/m3。3、洞空气成分（按体积计）：我国矿山安全规程及《铁路隧道施工技术规》规定：凡有人工作的地点，氧气（O2）•的含量不低于20％，二氧化

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炭（CO2）的含量不得大于0.5％。4、洞风量要求：每人每分钟供应新鲜空气不应少于3m3，柴油设备千瓦/分钟需要新鲜空气不小于3m3。

通风机2×110KW轴流式通风机风量为2385 m3/min，风压为5355Pa。 1）设计参数：

开挖断面积S＝90m2

一次爆破用药量： A =290kg （围岩循环进尺： 3m）； 洞最多作业人数：按每工作面平均50人； 爆破后通风排烟时间：ｔ＝30min； 通风管：采用φ1.8m软管 管道百米漏风率：β＝1.2％；

风管沿程摩阻系数（达西系数：λ＝0.01）： a＝pλ/8＝3.0×10-4kg.s2/m2； 最大压入通风长度： L =3200m。 2）风量计算

从四个方面考虑，具体为按洞允许最低风速计算得Q1；按洞最多工作人员数计算得Q2；按排除爆破炮烟计算得Q3。通过计算，取Q＝Max（Q1、Q2、Q3）。

按洞最小风速计算风量（每个工作面）：最小风速取为0.21m/s； Q1＝0.21×90×60=1134（m3/min）； 按洞最多工作人员数计算风量（每工作面）： Q2=3×50=150（m3/min）； 按稀释爆破炮烟计算风量：

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Q3 =7.8√A(sl)2/t3 =789（m3/min）； T——通风时间，取30分钟； A——同时爆破药量； S——开挖断面积；

L——需要通风的巷道长度（m）取为3200m； 按稀释燃机车废气计算风量：

由于本隧道采用无轨运输方案，限制洞燃机车数量，燃机车功率主要在出碴施工中运行功率以400kw考虑。

Q4=400×3=1200m3/min

风机风量：根据洞最大需风量、通风长度和百米漏风率，应用公式Qm＝Q0/（1-0.012L/100）求出所配风机的风量。

Q0=1200m3/m。Qm=1200/(1-0.012*3200/100)=1948m3/min∠Qs=2385m3/min。满足要求。 3）风压计算

ｈ阻＝∑ｈ动＋∑ｈ局＋∑ｈ沿 动压取50Pa；

局部压力损失一般按沿程压力损失的10％估算； 沿程压力损失计算： h沿＝agpLQ2/s3 （Pa）

式中 a——风道摩擦阻力系数，取a＝3x10-4kg•s2/m2 L ——风道长度（m）(L =3200m)。 Q——风机风量（m3/s）（Q＝39.8m3/s） S——管道截面积（m2）(S =2.54m2)。

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P——管道周长（m）(P =5.02m)。 g——重力加速度，取9.8m2/s h沿＝4565（Pa）。

ｈ阻＝∑ｈ动＋∑ｈ局＋∑ｈ正洞沿=5072（Pa）∠Ps=5355（Pa）。满足要求。

（2）通风设备选择及配置

本隧道采用端和端同时掘进施工，单口掘进L=3200m,隧道通风设备按以下配置：配置1台2×110Kw轴流风机，配置一道φ1800mm的风管压入式通风；风管用便于装卸和维修的PVC拉链式软风管。

（3）通风管布置安排

在系统布置上，坚决杜绝各种形式的“循环风”。风管出风口到工作面距离控制在45～60m围。出风口气体射流倘沿壁扩散后能反向流出工作面，对工作面通风换气有利。

1.3、施工通风管理

①由专业人员进行现场施工通风管理和实施，风管安装平、直、顺，通风管路转弯处安设刚性弯头，并且弯度平缓，避免转锐角弯，以减小管路沿程阻力和局部阻力，并且要加强日常维修和管理。

②配有专业技术人员对现场通风效果进行检测，根据检测结果及时进行阶段调整。

③必要时可以根据检测结果及时对通风系统作局部调整，保证洞气温不得高于28℃、一氧化碳（CO）和二氧化氮（NO2）浓度在通风30 min后分别降到30mg/m3和5mg/m3以下，以满足施工需要。

④风机配有专业风机司机负责操作，并作好运转记录，上岗前进

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行专业培训，培训合格后方可上岗。

⑤电工定期检修风机，及时发现和解决故障，保证风机正常运转。 1.4、对施工的要求

①为了保证风机能够正常启动和运转，为风机提供合适的供电设备。

②加强日常通风检测，保证足够的风量和风压，并且要爱护通风管路，避免对通风管路的破坏，降低漏风率。

③要求通风管每节长度大部分为20m/节，根据掌子面衔接风管长度的需要可以配置少量10m/节的风管。

④洞口风机需要安设在距离洞口20m以外的上风向，避免发生污风循环；风管出风口距开挖工作面的距离不超过30m。

⑤因为所选择的风管直径较大，保证洞有足够的净空高度，避免发生过往车辆和机械刮破风管而影响施工。

⑥由于采用无轨运输，运输车辆的尾气排放口安设净化装置，以降低对隧道施工环境的污染程度。

1.5、其它措施

因为隧道施工采用的燃设备较多、功率较大，运输车辆排放的尾气量很大，隧道开挖产生的有害气体和粉尘也较多。为了避免对施工人员和大气造成危害，对洞排出的污风进行空气质量监测，如果发现不符合排放标准，及时采取有效的处理措施，以满足环境保护的要求

水幕降尘器降尘。水幕降尘器具有喷水颗粒细，产雾量大，能够封锁整个隧道断面，除降尘外还可以吸收易溶于水的有害气体（S02、NH3等）。

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隧道干式除尘机除尘，用于喷砼和装碴时的除尘。通过调整供风的风速控制粉尘（当洞风速达到1.5～3.0m/s时，作业地点中空气粉尘的含量会降低至最低）。

2、隧道施工用电

照明和动力线分层架设，电缆线悬挂高度距行人地面不小于2m。 动力干线上的每一分支线装设开关及保险，禁止在动力线路上加挂照明设施。同时做到“一机一闸一漏保”。

作业面采用36V低压照明设备，36v低压变压器设在安全、干燥处。

丰宁隧道设备参数表

设备 空压机 轴流通风机 轴流通风机 搅拌机 钢筋加工场 生活用电 照明用电 小计 电焊机 湿喷机 注浆泵 混凝土泵车 衬砌台车 渣浆泵 小计 合计 规格型号 20m 110kw×2 55kw×2 JS750 HBT-60 3数量（台） 6 1 1 1 4 4 1 2 2 5 功率（kw） 132 220 110 50 5 7.5 15 80 13 总功率（kw） 792 220 110 50 80 60 50 1362 20 30 15 160 40 65 330 1692kw 备注 变压器 洞口 1×1000KVA 1×500KVA 驻地 洞 1500KVA 400KVA 1900KVA 根据机具计划及照明计划，现场用电量为1692kw,采用1×1000KVA、1×500KVA及1×400KVA的变压器以满足施工用电。并通过电路功率公式计算得出对应的电流和电压，依此选用电气控制设备

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和电线，达到安全、经济生产。

3、施工排水

丰宁隧道出口施工为顺坡施工，排水采用顺坡自然排水，只在开挖面与仰拱区间设抽水设备，抽水设备为高压潜水泵，水泵将施工污水抽至成形水沟自然顺坡排入洞口左侧水坑废水处理池，污水经处理达标后排放至潮河。

反坡施工即向洞施工前进方向纵坡为下坡，洞水向工作面汇集，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性和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。

丰宁隧道进口施工为反坡施工，排水主要采用机械排水，设多级泵站接力排水，工作面积水采用移动式潜水泵抽至就近泵站或临时积水坑，其余已施工完成地段，隧道渗水经隧道侧沟自然汇集到临时积水坑或泵站水池。临时积水坑及泵站积水由固定式排水泵站接力将洞积水抽排至洞外污水处理池，经污水处理池处理达标后再排放。

丰宁隧道进口段有岩层富水地段，固定式排水泵站水仓容量按正常围岩渗水、施工废水及设计最大涌水量5200m3/d的流量设计。并考虑方便清淤和施工方便，临时集水坑根据不同地段渗水情况确定其大小。排水泵按使用一台、备用一台、检修一台考虑。并设专业队伍进行管理和操作。

隧道纵坡均为下坡，隧道进口坡度为0.5%，隧道坡长737m;其余坡度为1.2%，坡长5648m。隧道纵坡坡度较缓适合采用较长距离开挖固定式集水坑作为泵站，用小集水泵将开挖面的积水抽到最近的集水坑，再用大功率泥浆泵通过排水管道将水排到洞外。如下图:

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洞平面布置示意图

长距离采用的反坡排水方式

考虑到本隧道围岩渗水量比较大，有富水地段，在布置固定式排水泵站时将考虑排水泵的扬程，拟每1000米设置固定式排水泵站一个。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，选用污水污物潜水电泵。根据扬程合理选用水泵型号。洞泵站间水量递增较大，为考虑到在管理、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，选用移动轻便的水泵，实际操作根据水量大小在数量上予以增减。

丰宁隧道进口班组设置泵站位置及选用设备一览表

施工班组 进口班组 进口班组 进口班组 进口班组 进口班组 进口班组 泵站位置 DK191+300 DK192+300 DK193+300 临时集水 临时集水 临时集水 选用的型号 WQXN25- 75／3-11 WQXN25- 75／3-11 WQXN25- 75／3-11 AS30-2CB AS30-2CB AS30-2CB 使用数量 1 1 1 1 1 1 备用数量 2 2 2 1 1 1 抽水能力（m3/h）／扬程（m） 100/115 100/115 100/115 11/30 11/30 11/30

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说明： 1、各个工区均考虑一套备用设备，并有一定的富余量，可根据开挖后的实际情况进行调整，WQXN25- 75／3-11市大力成泵业制造的每小时100方排量污水污物潜水泵，AS30-2CB为欣泉搅碎式排污泵。 2、隧道估算渗水量是根据设计资料和以往隧道施工经验进行估算，实际出水量可能会有出入，应根据开挖后实际情况加以调整，抽水设备的配置情况。 3、估算原则：本隧道穿没有越断层破碎带和富水地段，排水设备能具备小型涌水排水能力。 4、应急措施：当涌水量超出计算值立即启用应急预案，增加排水设施。 5、施工掌子面用水按20～30 m3/d考虑。 根据洞水量情况，结合选配的抽水设备，正常施工排水采用3套管路（可根据隧道施工后洞渗水情况增加管路）：2套为φ150 mm无缝钢管（一路检修备用，一路日常使用）；1套为φ80 mm消防软管（工作面上移动集水）。

集水坑设于洞左侧，每隔350 m设置1处，同时根据隧道出水量情况予以适当加密。临时集水坑的容量按该段15 min的汇水量加上施工用水量(每工作面20～30 m3／d)合计确定，一般集水坑尺寸为：2 m(长)×2 m(宽)×1．0 m(深)，容量4 m3，可根据实际情况进行调整大小 。

固定泵站是整个施工过程结束前所使用的接力排水仓位置。本班组一共设置三处，泵站水仓容量计算按该段15 min 的汇水量加上施工用水合计确定，其结构尺寸为：3 m(长)×2 m(宽)×1．5 m(深)，容量9 m3 ,可根据隧道开挖后的实际情况进行调整。泵站统一设置在洞左侧。

为确保洞排水不因电路问题导致抽排工作的间断，设置两条供电系统，一路运行，一路备用。由于水泵功率较大，新用电源电压为

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380 V(±5％)，所有泵站用电从洞外引入380 V稳定电源。

4、管线布置

在施工中除了质量标准化、规化外，还特别对工地文明施工做出规化、形象化，尤其对洞“三管两线”提出标准化。洞“三管两线”按要求布设，作好洞排水、洞路面清理及道路维护，加强洞通风。管线布置见“风水管管线布置示意图”。

风、水、电管线布置示意图

80 Φ108高压水管 Φ1800PVC 拉链式软风管 隧 道 中 线 中、下台阶开挖线 高压动力线 上、中台阶开挖线 低压照明线 高压电缆 内轨顶面 管线布置说明：

1）管线布置原则以三台阶开挖线进行分界，尽量减少管线对施工中台车行走、开挖出碴的影响。

2）高压水管考虑安装方便，高度控制在1米之。

3）图中排水管为逆坡施工时采用方案，在顺坡施工中考虑借用水沟，由于每段设有集水箱，及时清理箱中沉淀物，保证排水顺畅。

200 排水管道（逆坡施工时采用） 300 400 实用文档

4）所有管线均采用Ф22螺纹钢筋定位加固，保证管线的稳定性，且能满足特殊挂、撞情况下，结构性能稳定，不变形、不晃动。

5）电力线处加固钢筋要求涂刷油漆，减少钢筋对电力线的刮擦，同时能够有效减少漏电伤人的现象发生。

6）风管的加固采用Ф22螺纹钢筋定位，钢筋上绑铁丝，再由铁丝成箍形固定风管。

7）所有管线定位钢筋纵向间距为10m。

8）隧道未进行衬砌段管线布置及加固同上，加固位置水平标高与衬砌段相同。