隧道通風、排水計算

隧道通風計算施工用風計算風量計算單口鉆爆施工總耗風量考慮15臺型號為TY28風動鑿巖機同時施工，計算如下:Q=（1+K備）（K∑Q+Q漏）Km其中K備—空壓機的備用系數，取0；∑Q--風動機具所需風量，m3/min；Q漏=a∑L—管路及附件的漏耗損失；a每公里漏風量，取1.6m3/min；K—同時工作系數；Km--空壓機海撥影響系數，取Km=1.03風槍單臺耗風量5m3/min，K取0.8；K備取0，噴射機單臺耗風量9.0m3/min，K取1.0。則Q=（1+0）×（15×5×0.8+1×9×1.0+1.6×2.5）×1.03=74.19m3/min。空壓機選擇及布置根據計算選用4臺20m3/min電動空壓機，備用1臺內燃空壓機12m3/min。壓風管設置（采用管徑20cm）：管道要求平順，接頭密封，防止漏風；壓風管道在總輸出管道上，必須安裝總閘閥以便控制和維修管道，主管道每隔400米應分裝閘閥，根據施工要求，在適當地段加設三通接頭和50mm閘閥各一個，以便備用，管道前端距開挖面距離保持在30m左右，并用高壓軟管接分風器，通往各工作面的軟管長度不大于50m，與分風器連接的膠皮軟管長度不大于15m；管道在洞內應設置于電纜、電線的另一側，并與運輸道路有一定距離。隧道通風計算隧洞施工通風方式主要有管道式通風（即獨頭通風）和巷道式通風兩大類，本段施工通風采取前期管道式通風的通風方式。通風設計洞內施工所需風量根據洞內同時工作的最多人數所需要的空氣量，或使同一時間爆破的最多炸藥用量產生的有害氣體降低到允許濃度所需要的空氣量，或使同時在洞內作業的內燃機械產生的有害氣體稀釋到允許濃度所需要的空氣量，或滿足洞內允許最小風速要求等條件進行計算確定。以其中最大者選擇通風設備。主要計算參數根據通風方案，隧道獨頭通風的距離按照2500m計算，其余的計算不在此處詳細羅列，具體計算數據見風量計算結果。本處計算風量時獨頭通風距離取2500m。1）施工通風需風量計算（1）按洞內要求最低風速：Q1=V·S·60=0.15×87×60=783m3/min（2）按洞內最多工作人員施工作業：Q2=k·m·q=1.25×50×3=187.5m3/min（3）按30min內排除爆破炮煙：G=S·l·g=87×3×0.8=208.8KgLS=15+G/5=15+208.8/5=56.76mV1=S·Ls=5x=6×56.76=3178.56m3V2=a·G=40×10-3×208.8=8352m3Q3=V1-(KV1t+1/V2)1/t=V1[1-(KV1/V2)1/t]=3178.56×[]=634.96m3/min（4）按稀釋內燃機作業廢氣：Q4=ni·A=3×（173×3+111×2）=2223m3/min綜上所述，隧道內所需最大風量為：QMax=（Q1、Q2、Q3、Q4）=2223m3/min通過上述計算，昭平隧道進口最大需風量為2223m3/min。2）通風機所需提供風量計算Q風機=22331-0.0225001003）風壓計算（1）局部阻力根據施工需要，風管轉彎半徑為1500m，轉彎角度α取60°，規劃采用風管規格為φ1.5m，空氣密度為1.2，風管轉彎速度48.3m/s，風道摩擦阻力系數取α=3×10-4kgs2/m3，風道長度即最大掘進長度為2500m，重力加速度取9.81m/s2。n=R/D=1500/1.5=100ξ=0.008×α0.75/n0.6=0.008×60×0.75/100×0.6=0.002733局部阻力為：F局=0.002733×48.32/（2×9.81）×1.2=0.43pa（2）沿程摩擦阻力損失F摩=6.5·α·L·Q·g/D=6.5×3×10-4×2500×44.1×9.81/1.5=1438pa因此，損失總風壓為：F=F局+F摩=0.43+1438=1438.43pa隧道洞口配置共1臺220Kw軸流風機，一臺110KW軸流風機，并配置兩道φ1500mm的風管通風。隨著隧道加深根據情況增加局扇保證掌子面新鮮。隧道排水計算根據施工進度計劃，K118+812～K109+840由隧道出口段進行施工，該段落對于出口為反坡，坡度為1.99%，隧址區涌水量為6085.6m3/d。洞內水向工作面匯集，需要及時抽排，以防止施工掌子面水積聚過深，影響隧道圍巖的穩定和危及隧道施工的機械設備及施工人員的安全，影響正常的施工生產。本隧道反坡排水，需采用機械排水，設置多級泵站接力排水，工作面積水采用移動式潛水泵抽至就近泵站或臨時集水坑內，其余已施工地段隧道滲（涌）水經隧道內側溝自然匯集到臨時集水坑內或泵站水池內，由固定排水泵站將積水經排水管路抽排至上一級排水泵站內，如此由固定式排水泵站接力將洞內積水抽排至洞外，經污水處理池處理后排放，固定式排水泵站水倉容量按10min涌水量設計，并考慮施工和清淤方便綜合確定；臨時集水坑根據匯水段匯水量大小確定。工作水泵系統，按使用1套，備用1套，針對隧道涌水量大時要適當增加工作水泵。圖7.3-1反坡排水示意圖抽水機配置出口反坡排水最長距離為1000m，最大涌水量考慮排水能力，選用大流量、中揚程抽水機，設備分階段投入。擬定排水設備為單級雙吸離心泵，流量320m3/h，揚程35m，功率45Kw。泵站級數：采用如下公式計算：泵站級數：m=（L×Z）/（h×r）L：反坡抽水長度，Z：隧道排水坡度，L×Z=高差h：水泵揚程，h=35mr：折減系數，取0.79。m=（1000*0.0199）/（35*0.79）m=0.72在施工中設1級泵站。集水井布置及容量泵站集水井容量按10分鐘最大涌水量考慮，集水井布置于此段隧道車行通道內。6085.6÷24÷60×10≈42m3設計集水井尺寸5.5m×3m×3m，容量49.5m3。集水井用5mm厚鋼板焊制。抽