秋第10章隧道施工辅助作业与施工组织10(课件).ppt
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- 10 隧道 施工 辅助 作业 组织 课件
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1、隧道工程隧道工程主讲教师:曹志军 第一节 施工辅助作业第二节 隧道施工组织第三节 隧道施工管理 思考题p1、隧道施工辅助作业的概念、内容、作用?p2、隧道施工压缩空气的供应主要考虑哪几方面?考虑思路如何?p3、隧道施工供水考虑哪几方面?p4、施工用电主要考虑哪些问题?其要点是什么?p5、隧道施工通风的目的?标准?方式有哪几种,如何选择?通风机类型及选择?p6、隧道施工防尘有哪些措施?第一节 施工辅助作业修建隧道时为配合开挖、运输、支护及衬砌等基本修建隧道时为配合开挖、运输、支护及衬砌等基本作业而进行的其他作业,称为作业而进行的其他作业,称为辅助作业辅助作业。其其内容内容主要有:压缩空气供应、施
2、工供水、施工供主要有:压缩空气供应、施工供水、施工供电和照明以及施工通风与防尘等。电和照明以及施工通风与防尘等。在隧道施工中,以压缩空气为动力的风动机具已得到广泛在隧道施工中,以压缩空气为动力的风动机具已得到广泛地使用,常用的有凿岩机、装碴机、喷混凝土机、锻钎机、地使用,常用的有凿岩机、装碴机、喷混凝土机、锻钎机、压浆机等。这些风动机具所需的压缩空气由空气压缩机压浆机等。这些风动机具所需的压缩空气由空气压缩机(以下简称空压机)生产,并通过高压风管输送给风动机(以下简称空压机)生产,并通过高压风管输送给风动机具。具。压缩空气的供应主要应考虑供应足够的风量以及必需的压缩空气的供应主要应考虑供应足够
3、的风量以及必需的工作风压,同时还应尽量减少压缩空气在管路输送过程工作风压,同时还应尽量减少压缩空气在管路输送过程中的风量和风压损失,从而达到节约能源、降低消耗的中的风量和风压损失,从而达到节约能源、降低消耗的目的。目的。(一)空压机站的生产能力(二)压风管道的设置(一)空压机站的生产能力压缩空气由空压机生产供应。空压机一般集中安设在洞压缩空气由空压机生产供应。空压机一般集中安设在洞口附近的空压机站内。空压机站的生产能力取决于耗风口附近的空压机站内。空压机站的生产能力取决于耗风量的大小,并考虑一定的备用系数。耗风量应包括隧道量的大小,并考虑一定的备用系数。耗风量应包括隧道内同时工作的各种风动机具
4、的生产耗风量和由储气筒到内同时工作的各种风动机具的生产耗风量和由储气筒到风动机具沿途的损失。风动机具沿途的损失。mkqqKK1(Q)(漏备式中式中 K备备空压机的备用系数,一般采用空压机的备用系数,一般采用75%-90%;q风动机具所需风量风动机具所需风量(m3/min,可查阅风动机具性能表);,可查阅风动机具性能表);K同时工作系数,见表同时工作系数,见表10-1-1;q漏漏管路及附件的漏耗损失管路及附件的漏耗损失 l漏ql管路总长(管路总长(km););每千米漏风量,平均为每千米漏风量,平均为1.52.0 m3/min;Km空压机所处海拔高度对空压机生产能力的影响系数,见表空压机所处海拔高
5、度对空压机生产能力的影响系数,见表10-1-2。根据计算确定了空压机站的生产能力后,可选择合适的空根据计算确定了空压机站的生产能力后,可选择合适的空压机和适当容量的贮风筒。当一台空压机的排气量不满足压机和适当容量的贮风筒。当一台空压机的排气量不满足供风需要时,可选择多台空压机组成空压机组。此时,为供风需要时,可选择多台空压机组成空压机组。此时,为便于操作和维修,宜采用同类型的空压机,考虑到在施工便于操作和维修,宜采用同类型的空压机,考虑到在施工风量负荷的不均匀,为避免空压机的回风空转,可选择一风量负荷的不均匀,为避免空压机的回风空转,可选择一台较小排气量(一般为其他空压机容量的一半)的空压机台
6、较小排气量(一般为其他空压机容量的一半)的空压机进行组合。进行组合。空压机一般分为电力和内燃两类。当施工初期电力缺乏时,空压机一般分为电力和内燃两类。当施工初期电力缺乏时,一般采用内燃空压机过渡。一般采用内燃空压机过渡。空压机站应设在空气洁净,通风良好,地基稳固且便于设空压机站应设在空气洁净,通风良好,地基稳固且便于设备搬运之处,并尽量靠近洞口,以缩短管路,减少管道漏备搬运之处,并尽量靠近洞口,以缩短管路,减少管道漏风损耗。当有多个洞口需集中供风时,应选择在适当位置,风损耗。当有多个洞口需集中供风时,应选择在适当位置,使管路损耗尽量减少。使管路损耗尽量减少。(二)压风管道的设置1管径选择管径选
7、择 2管道安装管道安装 1管径选择管径选择 压风管道的选择,应满足工作风压不小于压风管道的选择,应满足工作风压不小于0.5 MPa的要的要求。空压机生产的压缩空气压力一般在求。空压机生产的压缩空气压力一般在0.708MPa左左右,钢管终端的风压不得小于右,钢管终端的风压不得小于06MPa,通过胶皮管输,通过胶皮管输送至风动机具的工作风压不小于送至风动机具的工作风压不小于05MPa。钢管的风压损失钢管的风压损失 6-2102gvdLp以上计算的压力损失值若过大,则需选用较大管径的以上计算的压力损失值若过大,则需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风管,从而减少压力损失值,
8、使钢管末端风压不得小于于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的工作压力不小于0.5MPa。6-2102gvdLp式中 摩阻系数,见表10-1-3;L送风管路长度(包括配件当量长度,见表10-1-4),m;d送风管内径,m;g重力加速度,采用9.81 m/s2;v一一压缩空气在风管中的速度m/s,根据风量和风管面积可得;压缩空气的重力密度。大气压强下,温度为0时,空气重力密度为12.9N/m3,温度为t时,3m/
9、N)t273/(2739.12此时,压力为P 的压缩空气的重力密度 3tm/1N.0/)1.0P(P为空压机生产的压缩空气的压力,由空压机性能可知,单位为MPa。2管道安装管道安装(1)管道敷设要求平顺,接头密封,防止漏风,凡有裂纹、管道敷设要求平顺,接头密封,防止漏风,凡有裂纹、创伤、凹陷等现象的钢管不能使用。创伤、凹陷等现象的钢管不能使用。(2)在洞外段,风管长度超过在洞外段,风管长度超过500 m,温度变化较大时,宜温度变化较大时,宜安装伸缩器;靠近空压机安装伸缩器;靠近空压机150 m以内,风管的法兰盘接以内,风管的法兰盘接头宜用耐热材料制成的垫片,如石棉衬垫等。头宜用耐热材料制成的垫
10、片,如石棉衬垫等。(3)压风管道在主输出管道上,必须安装总闸阀以便控制压风管道在主输出管道上,必须安装总闸阀以便控制和维修管道;主管上每隔和维修管道;主管上每隔300500 m应安装闸阀;按应安装闸阀;按施工要求,在适当地段(一般每隔施工要求,在适当地段(一般每隔60 m)加设一个三通)加设一个三通接头备用;管道前端至开挖面距离宜保持在接头备用;管道前端至开挖面距离宜保持在30 m左右,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管长度不宜大于50 m,与分风器联结的胶皮软管不宜大,与分风器联结的胶皮软管不宜大于于10 m
11、.2管道安装管道安装(4)主管长度大于主管长度大于1 000 m时,应在管道最低处设置油水时,应在管道最低处设置油水分离器,定期放出管中聚积的油水,以保持管内清洁与分离器,定期放出管中聚积的油水,以保持管内清洁与干燥。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管道安装前应进行检查,钢管内不得留有残杂物和其他脏物;各种闸阀在安装前应拆开清洗,并进行水压强他脏物;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。度试验,合格者方能使用。(6)管道在洞内应敷设在电缆、电线的另一侧,并与运输管道在洞内应敷设在电缆、电线的另一侧,并与运输轨道有一定距离,管道高度一般不应超过
12、运输轨道的轨轨道有一定距离,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时,应适当增大距离。如与面,若管径较大而超过轨面时,应适当增大距离。如与水沟同侧时不应影响水沟排水。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。管道使用时,应有专人负责检查、养护。由于凿岩、防尘、灌筑衬砌及混凝上养护、洞外空压机冷由于凿岩、防尘、灌筑衬砌及混凝上养护、洞外空压机冷却等工作都需要大量用水,施工人员的生活也需要用水,却等工作都需要大量用水,施工人员的生活也需要用水,因此要设置相应的供水设施。施工供水主要应考虑水质要因此要设置相应的供水设施。施工供水主要应考虑水质要求、水量大
13、小、水压及供水设施等几个方面的问题。求、水量大小、水压及供水设施等几个方面的问题。(一)水质要求(二)用水量估算(四)供水管道布置(三)供水方式及供水设备(五)施工过程的地下水控制(一)水质要求凡无臭味、不含有害矿物质的洁净天然水,都可以作为凡无臭味、不含有害矿物质的洁净天然水,都可以作为施工用水,饮用水的水质则要求更为新鲜清洁,符合国施工用水,饮用水的水质则要求更为新鲜清洁,符合国家饮用水水质标准。无论生活用水还是施工用水,均应家饮用水水质标准。无论生活用水还是施工用水,均应做好水质化验工作。做好水质化验工作。(二)用水量估算1.施工用水施工用水 2生活用水生活用水 生产工人平均(生产工人平
14、均(0.10.15)m3/d;非生产工人平均(非生产工人平均(0.08012 m3/d。3消防用水消防用水 除按消防要求在设计、施工及临时住房布置等方面做好除按消防要求在设计、施工及临时住房布置等方面做好防火工作外,还应按临时建筑房屋每防火工作外,还应按临时建筑房屋每3000m2、消防耗、消防耗水量水量(1520)L/s,灭火时间为灭火时间为0.51.O h计算消防用水计算消防用水贮备量,以防不测。贮备量,以防不测。(三)供水方式及供水设备1、供水方式、供水方式 2、供水设备、供水设备A贮水池贮水池B水泵与泵房水泵与泵房(四)供水管道布置(1)管道敷设要求平顺、短直且弯头少,干路管径尽可能一致
15、,接头严管道敷设要求平顺、短直且弯头少,干路管径尽可能一致,接头严密不漏水。密不漏水。(2)管道沿山顺坡敷设悬空跨距大时,应根据计算来设立支柱承托,支管道沿山顺坡敷设悬空跨距大时,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。防水管冻裂。(3)水池的输出管应设总闸阀,干路管道每隔水池的输出管应设总闸阀,干路管道每隔300500 m应安装闸阀一应安装闸阀一个,以便维修和控制管道。管道闸阀布置还应考虑一旦发生管道故障个,以便维修和控制管道。管道闸阀布置还应考虑一旦发生管道故障(如断管)
16、能够暂时由水池或水泵供水的布置方案。(如断管)能够暂时由水池或水泵供水的布置方案。(4)给水管道应安设在电线路的异侧,不应妨碍运输和行人,并设专人给水管道应安设在电线路的异侧,不应妨碍运输和行人,并设专人负责检查养护(可与压风管道共同组织一个维修、养护工班)。负责检查养护(可与压风管道共同组织一个维修、养护工班)。(5)管道前端至开挖面,一般保持的距离为管道前端至开挖面,一般保持的距离为30 m,用直径用直径50 mm高压软高压软管接分水器,中间预留异径三通,至其他工作面供水使用软管(管接分水器,中间预留异径三通,至其他工作面供水使用软管(13 mm)连接,其长度不宜超过)连接,其长度不宜超过
17、50 m.(6)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,也可直接利用减压阀来降低管道是在管路中段设中间水池作过渡站,也可直接利用减压阀来降低管道中水流的压力。中水流的压力。(五)施工过程的地下水控制隧道施工防水排水一般情况以排为主,特殊条件下以堵隧道施工防水排水一般情况以排为主,特殊条件下以堵为主,采取截、堵、排相结合的综合措施。为主,采取截、堵、排相结合的综合措施。(1)尽量采取能减少对地下水平衡破坏、对地表水污染、尽量采取能减少对地下水平衡破坏、对地表水污染、对农田山体坡脚毁坏的措施
18、。如将水堵于主体工程以外;对农田山体坡脚毁坏的措施。如将水堵于主体工程以外;施工用水经处理符合要求后排入河道内。施工用水经处理符合要求后排入河道内。(2)采取的措施首先有利于隧道施工顺利开展,并有利于采取的措施首先有利于隧道施工顺利开展,并有利于隧道营运期间的结构稳定和交通安全。如截断水源尽可隧道营运期间的结构稳定和交通安全。如截断水源尽可能减少洞内水量和堵水的困难;给水以出路沿着安排的能减少洞内水量和堵水的困难;给水以出路沿着安排的途径疏干围岩含水、保障不损坏和降低工程质量。途径疏干围岩含水、保障不损坏和降低工程质量。(3)施工安排上尽量利用设计的排水系统,保障施工期间施工安排上尽量利用设计
19、的排水系统,保障施工期间排水畅通。如寒冷及严寒地区施工先安排排水坑道施工,排水畅通。如寒冷及严寒地区施工先安排排水坑道施工,既可探明地质条件、又能排除施工水,且能减少防冻投既可探明地质条件、又能排除施工水,且能减少防冻投入。入。1洞外排水洞外排水 2.洞内排水洞内排水 3人工降低地下水位人工降低地下水位(五)施工过程的地下水控制施工期间的洞外排水,主要是做好洞口的防洪和排水设施,施工期间的洞外排水,主要是做好洞口的防洪和排水设施,防止雨季到来时山洪或地面水倒流入洞。对于斜井、竖井防止雨季到来时山洪或地面水倒流入洞。对于斜井、竖井尤应多加注意。其次是将与地下水有补给关系的洼地、沟尤应多加注意。其
20、次是将与地下水有补给关系的洼地、沟缝用粘土回填密实,并施作截水沟截流导排。缝用粘土回填密实,并施作截水沟截流导排。1洞外排水洞外排水(1)主要内容)主要内容(2)截排水坑道设置要求)截排水坑道设置要求(3)超前钻孔探排水)超前钻孔探排水(1)主要内容)主要内容 1)平整洞顶地表,排除积水。所有坑洼、陷穴、探坑、平整洞顶地表,排除积水。所有坑洼、陷穴、探坑、钻孔等,应用不透水土壤回填夯实;湿陷性陷穴和岩溶孔钻孔等,应用不透水土壤回填夯实;湿陷性陷穴和岩溶孔洞等特殊地质应按设计认真处理。洞等特殊地质应按设计认真处理。2)整理对隧道有危害的流水沟渠,必要时以圬工铺砌,整理对隧道有危害的流水沟渠,必要
21、时以圬工铺砌,防止下渗,并使水流畅通、远离洞口;洞顶设有高压水池防止下渗,并使水流畅通、远离洞口;洞顶设有高压水池时,必须防渗漏、防溢;避免在洞顶安置生活区。时,必须防渗漏、防溢;避免在洞顶安置生活区。3)洞口边、仰坡坡顶外天沟应确保截水引流,路堑纵)洞口边、仰坡坡顶外天沟应确保截水引流,路堑纵坡向隧道内为下坡时应在洞口设置横向盲沟,路基边沟应坡向隧道内为下坡时应在洞口设置横向盲沟,路基边沟应挖成反坡排水。如为临时水沟须用防水砂浆抹面封闭。挖成反坡排水。如为临时水沟须用防水砂浆抹面封闭。4)隧道洞口、辅助坑道口或井口的排水系统必须尽早)隧道洞口、辅助坑道口或井口的排水系统必须尽早完成并应妥善处
22、理出水口,防止冲刷废碴危害农田和水利完成并应妥善处理出水口,防止冲刷废碴危害农田和水利设施。设施。根据地层含水量大小和对隧道的危害程度等确定排水坑道位置,一根据地层含水量大小和对隧道的危害程度等确定排水坑道位置,一般设在最低层或设在对隧道影响最大的含水层中。截排水坑道一般与般设在最低层或设在对隧道影响最大的含水层中。截排水坑道一般与隧道平行或近似平行,并设于地下水流向隧道的一侧,垂直于水流方隧道平行或近似平行,并设于地下水流向隧道的一侧,垂直于水流方向。向。严寒地区隧道的截排水坑道用作为永久泄水洞时,一般可设在隧底严寒地区隧道的截排水坑道用作为永久泄水洞时,一般可设在隧底之下,其埋置深度不得小
23、于地层的最大冻结深度。除必须衬砌外并应之下,其埋置深度不得小于地层的最大冻结深度。除必须衬砌外并应留足泄水孔;隧道衬砌背后的防排水设施应予连通。留足泄水孔;隧道衬砌背后的防排水设施应予连通。1)当隧道设有平行导坑时,可利用平导超前开挖探、截地下水,而当隧道设有平行导坑时,可利用平导超前开挖探、截地下水,而不必专设排水坑道,但应视坑道地质情况,进行必要的衬砌。不必专设排水坑道,但应视坑道地质情况,进行必要的衬砌。2)截排水坑道可在出口接明渠将水排走,或用通道和排水管与隧道)截排水坑道可在出口接明渠将水排走,或用通道和排水管与隧道水沟连通。如只设局部地段的截排水坑道,可将通道与开挖面附近水水沟连通
24、。如只设局部地段的截排水坑道,可将通道与开挖面附近水沟连通。沟连通。3)严寒地区的截排水坑道出口处应保温防寒,防止冰塞和冰锥。一严寒地区的截排水坑道出口处应保温防寒,防止冰塞和冰锥。一般可加大出口段坡度、加厚土层保温;将出口置于沟谷最高结冰面以般可加大出口段坡度、加厚土层保温;将出口置于沟谷最高结冰面以上且不致含泥水流倒灌淤塞,并做保温圆包头式和端墙式。上且不致含泥水流倒灌淤塞,并做保温圆包头式和端墙式。4)截排水坑道的纵向坡度,应不小于截排水坑道的纵向坡度,应不小于3;其断面大小,应在满足施;其断面大小,应在满足施工要求和机具条件下,力求缩小净空,减少工程量。工要求和机具条件下,力求缩小净空
25、,减少工程量。(2)截排水坑道设置要求)截排水坑道设置要求(3)超前钻孔探排水)超前钻孔探排水1)根据水文地质和地质构造情况判定地下水流方向,确定钻根据水文地质和地质构造情况判定地下水流方向,确定钻孔位置、方向、数目和每次钻进深度。孔位置、方向、数目和每次钻进深度。2)加强钻孔附近的坑道支护,清理坑道,准备好排水设施。加强钻孔附近的坑道支护,清理坑道,准备好排水设施。3)根据估计水量、水压,对探水眼孔口进行加固,设套管安根据估计水量、水压,对探水眼孔口进行加固,设套管安装水阀,以控制放水眼流量和预先释放掘进前方的高承压水。装水阀,以控制放水眼流量和预先释放掘进前方的高承压水。根据隧道排水能力,
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