特長隧道高壓供風

詳細計算書一、 特長隧道高壓供風存在的問題隧道為特長隧道，單端掘進，雙向六車道，左、右線分離布設，左線長4011m；右線長3880m。高壓風是風動鑿巖機的動力，對于特長隧道,如何合理地配置高壓供風系統,顯得尤為重要。產生這種現象的原因，主要有四個方面的問題：隧道長度的不斷增加，管道漏風系數增大，使供風量減小,工作面動態風壓不足；管道安裝不平順，阻力增大，壓力損失增多；設計空壓站總供風量不夠，隨隧道延伸，漏風量增大，動態供風量和壓力不足就體現出來；風管直徑選擇偏大或偏小，直徑偏大會使經濟損失加大，直徑偏小會使供風阻力增加，流量減小，動態壓力達不到要求；二、 總耗風量計算根據施工經驗，腿和W級圍巖分別采用雙側壁導坑法和上下臺階留核心土法，高峰期同時使用鑿巖機數量為10臺；III級圍巖采用半斷面開挖法，高峰期同時使用的鑿巖機數量為18臺，II級圍巖采用半斷面開挖法，高峰期同時使用的鑿巖機數量為25臺。實際施工中一般噴砼與鉆孔不同時進行，因此不計算砼噴射機用風量，只計算風鉆最大耗風量，即鑿巖機鉆孔高峰期同時開鉆臺數。由《公路隧道施工技術規范》第十一章“風水電作業和通風防塵”可知空氣壓縮機生產能力Q計算公式如下：Q=(1+K備)(氣K+q漏)?匕式中：K一同時工作系數(見規范)；km一空氣壓縮機所處海撥高度對空氣壓縮機生產能力的影響系數(見規范)；K備一空氣壓縮機備用系數，一般采用75%--90%；Nq—風動機具所需風量；q漏一管路及附件的漏耗損失，其值為：q漏二uL(ma/min)其中：a一每公里漏風量，平均為1.5?2.0ma/min；L一管路總長(km)。對于隧道右線，各級圍巖階段所需風量計算如下：Q]=Q2=(1+0.8)(3.5X10X0.9+1.8X0.041)X1.03=58.54ma/minQ=(1+0.8)(3.5X18X0.85+1.8X0.258)X1.033=100.14m3/minQ,=(1+0.8)(3.5X25X0.85+1.8X3.096)X1.034=148.4m3/minQ=(1+0.8)(3.5X18X0.85+1.8X3.156)X1.035=109.8m3/minQ=(1+0.8)(3.5X10X0.9+1.8X3.256)X1.036=69.27m3/minQ7=(1+0.8)(3.5X18X0.85+1.8X3.834)X1.03=112.1m3/minQ=(1+0.8)(3.5X10X0.9+1.8X3.857)X1.038=71.27m3/min因為一般情況噴砼與鉆孔不同時進行，因此不計算砼噴射機用風量，只計算風鉆最大耗風量，即為用風最大使用量。由以上計算可知，在II級圍巖處所使用的風量最大，達到140.3m3/min。對于隧道左線，各級圍巖階段所需風量計算如下：Q]=Q2=(1+0.8)(3.5X10X0.9+1.8X0.094)X1.03=58.72ms/minQ=(1+0.8)(3.5X18X0.85+1.8X0.308)X1.03s=100.31ms/minQ=(1+0.8)(3.5X25X0.85+1.8X3.147)X1.034=148.39m3/minQ=(1+0.8)(3.5X18X0.85+1.8X3.2)X1.035=109.96m3/minQ=(1+0.8)(3.5X10X0.9+1.8X3.29)X1.036=69.38m3/minQ7=(1+0.8)(3.5X18X0.85+1.8X3.95)X1.03二112.46m3/minQ=(1+0.8)(3.5X10X0.9+1.8X3.983)X1.038=77.69m3/min由以上計算可知，在II級圍巖處所使用的風量最大，達到140.28m3/min。綜上可得，左右兩線隧道壓縮空氣量須大于141m3/min，才能保證隧道的供風質量和正常的施工生產。根據總耗風量確定空壓站總供風量根據總耗風量選取總排氣量（即總供風量）為140m3的7臺空壓機，具體性能參數見表1。根據負荷情況確定開機臺數，一般負荷開4臺，高峰負荷時開7臺，1臺備用。名稱型號功率(kw)尺寸(mm)排氣量(m3/min)風壓(Mpa)冷卻方式數量（臺）空壓機135200.8水冷8三、選擇風管長度計算管路理論長度(L):L=實鋪長度+配件當量長度根據預定供風管長度4000m，按規范要求每500m裝一個閘閥，每隔200m加設三通接頭，由《局部阻力當量長度表》計算得：配件當量長度二(4000/500)X4.3+(4000/200)X14.1+14.2X2=344.8(m)管路理論長度L=4000+344.8=4344.8(m)注：按兩個掌子面計算，即設兩個分風器。高壓供風管直徑：由實施性總體施工組織設計高壓供風可知，空氣壓縮機送風管路前1500米采用①200mm鋼管，1500?3000米采用①180mm鋼管，3000米以后采用①180mm鋼管。四、壓力損失的計算空氣壓縮機的排氣壓力一般為0.8Mpa(中隊提供數據，其所配置空壓機排氣壓力為0.8Mpa),工程中所選用風動機具(主要是開挖用鑿巖機)工作壓力要求不小于0.5Mpa；為保證風動機具的風壓，要求鋼管終端的風壓不得小于0.6Mpa。在N0.7MPa的排氣壓力下，根據最大用風量】Q和風管直徑查表得，直徑為200mm的風管每1000m管長的壓力損失為0.01MPa,長為4345m的風管壓力損失△P1=0.04345MPa工作面附近膠管長一般定為30m,內徑25mm，根據7655風動鑿巖機耗風量查《高壓風通過膠管中的壓力損失表》得其最大壓力損失為AP2=0.045MPa則至工作面壓力損失為△P=AP1+AP2^0.08845(MPa)工作面風壓為：P=0.8-0.08845=0.712(MPa)P-0.6=0.13(MPa);滿足風動機具工作壓力(N0.5MPa)的要求。五、高壓用電1.主要施工用電設備

序號名稱型號數量單臺功率/千瓦合計功率/千瓦1砼噴射機125.5662空壓機1613521603通風機1SD-II-180822017604通風機2SD-II送泵4753006拌合機2501007攪拌站2501008襯砌臺車82217610水泵102222011其它用電設備及照明20012總功率總計56102.變壓器負荷的計算方法(1)確定好變壓器的總容量后，按需要系數法確定三相用電設備組負荷的基本公式如下：確定好用電設備組用量之后，按以下方法計算：有功計算負荷：Pjs=KxPs=0.8X5610=4488(kw)無功計算負荷：Qjs二Pjstan6=4488X0.7=3141.6 (kvar)IP2+Q2 . 視在計算負荷：Sjs=T力Qjs=頊44882+3141.62=3142(KVA)用電設備組的計算電流：Ijs=Sj3'3Un)=3142/33X400)=4535(A)（2）可從相關手冊中查得：Kx=0.8（同時系數，設備組在最大負荷時工作著的用電設備用量與該組用電設備的總量之比）。tan6=0.7（與功率因數cos6相對應的正切值）U0:為用電設備的額壓電壓；3.用電設備投入情況根據施工進度的延伸，用電設備分三期投入。（1）第一階段（0?258m）1）隧道掘進到III級圍巖時，掘進距離為258m；此時空壓機供風量為100m3/min，投入空氣壓縮機數量為五臺；進入隧道100m以后開始通風，此時開始投入使用三臺通風機，投入用電設備見表3.1。表3.1名稱數量/臺總功率/千瓦空壓機5675砼噴射機633通風機12440通風機21132襯徹臺車266砼輸送泵2150拌合機150水泵488其它用電設備50總計16842）變壓器負荷的計算確定好變壓器的總容量后，按需要系數法確定三相用電設備組負荷的基本公式如下：確定好用電設備組用量之后，按以下方法計算：有功計算負荷：Pjs=KxPs=0.8X5610=4488(kw)無功計算負荷：Qjs二Pjstan6=4488X0.7=3141.6 (kvar)i視在計算負荷：Sjs=/P；+牛二(44882+3141.62=3142(KVA)用電設備組的計算電流：Ijs二Sj(V3Un)=3142/(J3X400)=4535(A)(2)第二階段(258?2000m)1)隧道掘進到II級圍巖時，掘進長度從258m開始時，空壓機供風量為140m3/min，達到最大用風量，投入空氣壓縮機數量為7臺；在2000m以內洞內通風投入風機數量為3臺，投入用電設備見表3.2。表3.2名稱數量/臺總功率/千瓦空壓機7945砼噴射機633通風機12440通風機21132全液壓襯徹臺車2100砼輸送泵2150拌合機150水泵488其它用電設備100總計20382)變壓器負荷的計算方法確定好變壓器的總容量后，按需要系數法確定三相用電設備組負荷的基本公式如下：確定好用電設備組用量之后，按以下方法計算：有功計算負荷：Pjs=KxPs=0.8X5610=4488(kw)無功計算負荷：Qjs二Pjstan6=4488X0.7=3141.6 (kvar)I視在計算負荷：Sjs頊2*Qjs二寸'44882+3141.62=3142(KVA)用電設備組的計算電流：Ijs=Sj(偵3Un)=3142/(V3X400)=4535(A)第三階段(2000?3096m)1)隧道掘進到II級圍巖時，掘進距離從2000m開始，空壓機供風量為140m3/min，達到最大用風量，投入空氣壓縮機數量為7臺；此時洞內通風開始接力，再投入通風機三臺，此時投入通風機數量一共6臺，投入用電設備見表3.3。表3.3名稱數量/臺總功率/千瓦空壓機7945砼噴射機633通風機14880通風機22264全液壓襯徹臺車2100砼輸送泵2150拌合機150水泵6132其它用電設備150總計27042)變壓器負荷的計算方法確定好變壓器的總容量后，按需要系數法確定三相用電設備組負荷的基本公式如下：確定好用電設備組用量之后，按以下方法計算：有功計算負荷：Pjs=KxPs=0.8X5610=4488(kw)無功計算負荷：Qjs=Pjstan6=4488X0.7=3141.6 (kvar)IP2+Q2 . 視在計算負荷：Sjs=T力Qjs二寸'44882+3141.62=3142(KVA)用電設備組的計算電流：Ijs二Sjs/(*Un)=3142/(，'3X400)=4535(A)第四階段(3096?3857m)1)隧道掘進由II級圍巖到III、W級圍巖時，由于鑿巖機同時使用臺數減少，需風量也隨著降低，此時空壓機供風量為100m3/min，投入空氣壓縮機數量為5臺；洞內通風機數量為6臺，投入用電設備見表3.4。表3.4名稱數量/臺總功率/千瓦空壓機5675砼噴射機633通風機14880通風機22264襯徹臺車488砼輸送泵2150拌合機150水泵8176其它用電設備200總計25282)變壓器負荷的計算方法確定好變壓器的總容量后，按需要系數法確定三相用電設備組負荷的基本公式如下：確定好用電設備組用量之后，按以下方法計算：有功計算負荷：Pjs=KxPs=0.8X5610=4488(kw)無功計算負荷：Qjs二Pjstan6=4488X0.7=3141.6 (kvar)I視在計算負荷：Sjs=WPj+Q：s=J44882+3141.62=3142(KVA)用電設備組的計算電流：Ijs二Sj(，叮Un)=3142/(V3X400)=4535(A)《公路隧道施工技術規范》中要求導線斷面應使線路末端的電壓降不得大于10%，這在中、短隧道較易辦到。但在特長隧道施工中，由于輸電線路長，不能滿意足電壓降，220V使用的有效距離為800—1300m。所以為了減少輸電過程中的電壓降，在石鼓隧道施工中采用移動式變壓器進洞供電，即在成洞段1200m開始