出水口長途掘進施工方案1.docx

安圖縣光明電站二期引水隧道出水口長途掘進施工方案（2017年2月25日修改）夏井學2016.12.27出水口長途掘進施工方案根據(jù)施工段落劃分,第二標段自5+770開始,為第三支洞段起始點。三支洞與四支洞分界點樁號7+749米。這樣,四支洞剩余工程量為10+0227+749米計2273米。也就是說在出水口已經(jīng)掘進約1550米的基礎上，再由出水口繼續(xù)掘進，最遠掘進距離為2223+1550=3773米，在10（類以上巖石開挖斷面10平方米）的小斷面獨頭巷道掘進3773米，難度是非常巨大的。特別是施工環(huán)境、石渣運輸、電力供應、施工降效等諸方面都要得到有效的解決。四號支洞及其控制主洞目前是制約整個工程工期的關鍵段，四號支洞斜井未掘進部分還有313米。受斜井運輸石渣及運送物料的制約，四支洞及控制主洞掘進總工期為 27月，如果對出水口設備進行系統(tǒng)改造，并對施工單價做適當提高，由出水口長途掘進可將工期縮短到20個月，提前7個月工期。為保證工程總工期目標的實現(xiàn)，停止四號支洞開挖，改由出水口單端面掘進。因此，制定出水口長途掘進施工方案如下。一、 掘進施工方法及出渣方式比較：1、 巖石開挖：氣腿式風鉆鉆孔，人工裝藥，非電導爆管起爆器起爆，降塵；作業(yè)時間計算: 布孔鉆孔，每作業(yè)面鉆孔3小時，裝藥檢查起爆時間1小時，計4小時；2、 通風排煙：由于洞徑較小，采用近作業(yè)面短壓入長排出式通風。排煙時間12小時；3、 石渣裝運：根據(jù)本隧道的實際情況，對輕軌出渣方式和汽運出渣方進行比較，以便選擇最適宜本工程的出渣方式。A、 輕軌出渣：采用液壓裝渣及軌道梭車運輸系統(tǒng)。本系統(tǒng)出渣速度快，不產生機械翻斗車排出的廢氣。采用液壓扒渣機裝渣，梭式礦車（礦車容積10m）運渣，電瓶車牽引運輸?shù)蕉赐庠鼒觯V車由人工操作電動卸渣。每車裝渣時間平均20分鐘，平均距離運輸時間25分鐘，最遠距離達到40分鐘。卸車20分鐘，兩列車交替運行，間隔20分鐘,洞內會車10分鐘。單車運行四次完成一次爆破石渣裝運（一次爆破松散方石渣35m），總出渣時間為170分鐘3小時。依據(jù)以上計算，完成一個作業(yè)循環(huán)共計需要4+2+3=9小時。當作業(yè)面距離洞口1600米時，根據(jù)每車間隔20分鐘計算，一次爆破裝運時間需要：50分鐘+325分鐘=125分鐘2.5小時。按照2.5小時出渣結束要求，配備正常運行電瓶車+梭式礦車2套。當作業(yè)面 距離洞口3700米時，一次爆破石渣運出仍然需要四次運輸。依據(jù)電機車在洞內時規(guī)范允許速度10公里計算，3700米往返時間為：25分鐘2+裝車20分鐘+卸車20分鐘=90分鐘。第二車與第一車間隔為中部會車點到作業(yè)面20分鐘+裝渣20分鐘+其他影響5分鐘=45分鐘。第三車與第二車間隔45分鐘，第四車與第三車間隔45分鐘，總出渣時間為90分鐘+45分鐘3=225分鐘4小時。按照4小時出渣結束要求，已經(jīng)配備正常運行電瓶車+梭式礦車2套不需要再增加仍能滿足出渣需要。這樣，沒有特別因素影響，每天還可以保證兩個作業(yè)循環(huán)，剩余時間進行錨桿及噴混作業(yè)。軌道鋪設：鋪設與運輸設備相適應的軌道，計劃鋪設18公斤/米軌道，軌距762mm。軌道鋪設跟進作業(yè)面，全程鋪設到洞外卸渣場、調車場、維修場部位。B、汽運出渣：與輕軌出渣方式相同的是，也采用液壓裝渣機裝渣。不同的是采用汽運方式出渣。由于隧洞斷面限制，選擇2.5立方米小型柴（汽）油翻斗車。一臺翻斗車自進入隧道裝渣到卸渣結束，裝渣需要10-15分鐘。在洞口距離作業(yè)面1500米時，進出需要60分鐘，加上裝渣時間10分鐘即為70分鐘。在實際施工中距離作業(yè)面最近的會車點會車，每車間隔需要時間15分鐘。這樣，一次爆破的石渣量（與輕軌方式爆破量相同松散方約35m），單車需要14次運輸完成任務。當作業(yè)面距離洞口1600米時，根據(jù)每車間隔15分鐘計算，一次爆破裝運時間需要：70分鐘+1315分鐘=265分鐘5小時。按照5小時出渣結束要求，需要配備正常運行的小型翻斗運輸車45臺。當作業(yè)面 距離洞口3700米時，依據(jù)1600米距離實際經(jīng)驗值推算，第一車進入隧道運渣需要時間為：70分鐘+裝車10分鐘+運出70分鐘共計需要150分鐘即2.5小時。一次爆破石渣運出需要14車，總出渣時間為150分鐘+1315分鐘=345分鐘6小時。按照6小時出渣結束的安排，需要配備正常運行的小型翻斗運輸車10臺。C、兩種出渣方式的比較分析：、輕軌梭車系統(tǒng)不產生空氣污染，是規(guī)范推薦使用的運輸系統(tǒng)；汽運系統(tǒng)排出大量廢氣產生污染，極大影響作業(yè)人員的身體健康。從環(huán)保要求上輕軌梭車系統(tǒng)處于絕對優(yōu)勢；、隨著掘進長度增加，輕軌梭車系統(tǒng)一次爆破出渣時間最大不超過4小時；汽運出渣系統(tǒng)需要6個小時，從出渣時間上和生產效率來看輕軌梭車系統(tǒng)優(yōu)于汽運出渣系統(tǒng)；、輕軌梭車系統(tǒng)配置先進，使用方便，易于維修，不易產生設備故障而影響生產；汽運出渣運輸車輛多，系統(tǒng)復雜，故障率相對較高，特別是在洞內出現(xiàn)故障，極易影響生產，施工進度難以控制。就機械設備故障對生產的影響來看，應當放棄汽運出渣系統(tǒng)；、輕軌梭車系統(tǒng)用人少，生產管理方便；汽運出渣系統(tǒng)隨著開挖距離加長，不斷增加車輛，實際保有量要大于正常使用量。就本隧道內，3000米時出渣期間洞內同時運行810臺汽車，可以想象，一臺運渣車輛運行，其他車輛都要在會車點躲避，車輛發(fā)動機燃燒占用了洞內的絕大部分氧氣，大量廢氣煙塵排放到洞內，洞內的能見度極低，極易產生交通事故；洞內嚴重缺氧，對作業(yè)人員身心健康有極大危害。雖然配置了供鳳設施，但也無法及時的解決運行車輛產生的缺氧和煙塵問題。由于小斷面隧道中運行數(shù)量較多的設備，給指揮管理帶來難以解決的困難。從管理指揮上來看，本隧道應當采用輕軌梭車系統(tǒng)。二、 施工供電供風：1、 由于低壓供電電壓損失過大，達到一定距離時,設備運行困難并極其容易損壞設備，計劃先將變壓器安置在距離出口主洞1500米位置，在洞壁開鑿適度規(guī)模的房間做變電洞室，經(jīng)噴錨支護加固后，建立洞內臨時變電所。高壓電纜連接洞內變壓器，保證有充足的電流電壓。當施工作業(yè)面前行，再往前移設1000米，保證供電。洞內臨時變電所安排專人值班看護，保證用電及供電設施安全。2、 施工供風的空氣壓縮機設置在洞內變壓器附近的安全位置，用鐵制或塑料風管連接到掘進工作面，風管安裝在隧洞的一側，連接牢固無漏風，保證鑿巖機有足夠的壓縮空氣。三、 排煙與排水1、 掘進通風排煙，依據(jù)掘進進尺的深度情況，及時增加風機數(shù)量和排風筒質量，采用FBDN06/2*11壓入式通風機，形成新風壓入系統(tǒng)，每300500米設置一臺對旋風機，接力通風。認真連接通風管路，盡量降低漏風系數(shù)減少漏風量。小型隧道通風距離過長，只能將炮煙稀釋到一定程度，完全排除需要太長時間。因此還需要增加一套新風供給系統(tǒng)保證作業(yè)面人員的安全。2、施工排水：本隧道坡降較小，平均在千分之1.6左右，長距離積水，又因為坡度太緩，施工期間洞內積水不能自然排出洞外，需由作業(yè)面到洞口外安裝專門排水管路（108mm鍍鋅管），根據(jù)積水位置分布情況，開挖集水井，每個集水井設置一臺與主排水管路的中間安裝逆止閥的污水泵，及時對積水較多的部位進行排水作業(yè)。根據(jù)出水口實際情況，大約每200250米設置一個集水井。專人看護排水，保持通道內無較多的積水，便于牽引機車和施工人員通行。四、 安全措施1、 作業(yè)面新鮮空氣供應：本供風是新風供給系統(tǒng)，專門為作業(yè)面提供新鮮空氣，保證作業(yè)面人員的空氣質量。每公斤炸藥爆炸后產生40L一氧化碳氣體。通風系統(tǒng)在長隧道中在限定的時間（1.52小時）內只能將炮煙及炮煙中的一氧化碳氣體部分排出和稀釋，尚不能達到作業(yè)人員供氧的標準。因此要增加特別的補氧措施以保證正常生產。洞口設置一臺20m空氣壓縮機，專門為作業(yè)面供新鮮空氣，專門管路。空壓機到洞內作業(yè)面安裝108mm鍍鋅鋼管，保證掘進作業(yè)面300米內有充足的氧氣。2、 應急供氧措施：洞口設置制氧機一臺，專人負責管護使用，及時灌注氧氣。或者設置專用車輛，購買醫(yī)用氧氣分裝到小型氧氣使用裝置。洞內每200米放置2個小型氧氣使用裝置，以備洞內人員臨時應急使用。洞內施工人員必須人手攜帶一套氧氣裝置，進洞其他人員如檢查等,每人配備一套供氧裝置，防止因缺氧發(fā)生意外事故。3、 其他交通：設置2臺專用交通車3噸電瓶車和專用乘人軌道車，由電瓶車牽引，接送洞內施工人員、檢查人員、管理人員以及小型施工材料。4、 施工通訊：洞口設置管理房間，在洞口與掘進作業(yè)面、與洞內臨時變電站、列車會車點等處，安裝專線電話，保證洞內重要部位與洞外通訊暢通。五、施工成本分析1、綜上所述，小斷面隧道長距離掘進，掘進期間和混凝土襯砌期間（包括灌漿等）施工成本必然有較大的變化。主要表現(xiàn)在：A、 人工降效：施工距離加長，施工人員到作業(yè)面時間延長。乘坐電瓶車牽引的乘人軌道車也會相應增加牽引機車的臺班費用；完成任何一項工作任務，均需要二人以上同行，因隧洞過長，防止發(fā)生意外情況處置不及時而產生不良后果。B、 距離加長，通風機械增加，排煙時間加長，通風機械臺班費用和通風系統(tǒng)的維護費用相應增加；即便如此洞內的煙塵也不能排除干凈，仍然需要解決洞內氧氣不足的問題。C、 洞內軌道鋪設洞外卸渣場、調車場、維修場；石渣運輸時間延長增加費用；所有材料運輸都會增加費用特別是混凝土運至遠距離作業(yè)面時卸料費用。D、 新增加設備如臨時變電站、應急供氧、通訊值班等看護和維護費用增加；2、根據(jù)施工的具體情況，由于長距離掘進施工，直接增加的費用測算如下：A、 為本工程增加的人工費：掘進四號支洞控制主洞段，有些項目費用不變，如爆破開挖，輕軌鋪設。有些項目費用隨著掘進進尺加長是增加的，如通風費用，石渣運輸，排水費用，出水口原標段排水3人；3班作業(yè)每班1人。出水口原標段鐵道使用維護3人；3班作業(yè)每班1人。整個洞段應急供氧設施使用及維護3人；3班作業(yè)每班1人。出水口原標段接力風機使用維護3人；3班作業(yè)每班1人。洞內臨時變電站使用管護3人；3班作業(yè)每班1人。洞口新設值班室值班3人；合計18人。平均月工資4500元，伙食費月平均450元，每人月計4950元。月計劃進尺120米，類以上圍巖約9平方米，每立方米增加人工成本為：4950元18=89100元120米9=82.5元即每立方米增加人工成本82.5元。B、機械費：軸流風機最大通風距離3773米，定額給定風機是14千瓦。實際運行過程中，超過1500米，通風效果很差，對作業(yè)面施工人員健康有很大影響。推算3200米時，風機調整系數(shù)應該達到68。水利部2002年預算定額通風系數(shù)調整極限為2000米，本隧道長度超過1.9倍，達到3700米以上，通風排煙的難度較大，技術要求相對較高，根據(jù)越遠系數(shù)越大的推算，估計到達3770米時調整系數(shù)可以達到8.以上。 隧洞工作面長m40050060070080090010001100調整系數(shù)11.21.331.431.51.671.81.91隧洞工作面長m12001300140015001600170018001900調整系數(shù)22.152.292.42.52.652.782.9隧洞工作面長m20002100220023002400250026002700調整系數(shù)33.23.43.744.34.64.9隧洞工作面長m28002900300031003200330034003500調整系數(shù)5.25.555.96.256.66.957.37.65隧洞工作面長m36003700調整系數(shù)88.35按調整系數(shù)8.35計算，減去1500米的調整系數(shù)2.4，增加的臺時數(shù)量為32.49（8.35-2.4）=193.32臺時。每立方米通風費用增加193.3229.23=5650.73元1.4=7911元7911元100立方米=79.11元/m。（各項取費：其他直接費9.5%，間接費12.5%，企業(yè)利潤7%，稅金11%合計40%）因此，距離加長，通風費用增加79.11元/m。C、運輸費用增加。四號支洞原單作業(yè)面平洞掘進長度上沿為1270m，下沿為950m(到目前出水口已經(jīng)掘進的作業(yè)面）。因此，可以就運輸而言運輸距離以1270m為合理運距，超過部分為增加的運距。洞內外運距之和減去合理運距為增加運距。即洞外200m+洞內3770m-合理運距1270m=2700m.即2700m為增加的運距。據(jù)此計算出的運輸費用為本方案增加的運輸費。 電瓶車、梭車200米基礎臺時每百m8個，每增運100米加0.7個臺時。按2700米增加的運距計算（已經(jīng)扣除正常運距，正常運距的運輸費用包含在隧洞掘進的單價中）。電瓶車8+25(基礎臺時扣除200m）0.7=25.5個臺時；梭車8+25(基礎臺時扣除200m）0.7=25.5個臺時。電瓶車25.529.48=751.74元；梭車25.550.2=1280.1元；（751.74+1280.1）1.4=2844.5元；即每百m增加機械費25.45元。D、綜合生產效率在實際工作中是降低的涉及到生產的各個環(huán)節(jié)，很難用數(shù)學方法計算，估測降效20%，綜合價格之后乘以1.2系數(shù)為四支洞控制主洞部分掘進價格。上述三項人工、通風、運輸每m增加費之和為：人工82.5元+通風79.11元+25.45元=187.06元/m綜合估算，隧洞掘進期間除設備加強投入及作業(yè)面新風供給系統(tǒng)運行臺班外，根據(jù)測算掘進成本增加額超過50%；混凝土襯砌期間作業(yè)成本增加額超過20%。由于施工成本變化,施工單價應做相應調整六、 完成本工程需新增設備設施本工程掘進進尺長度已大大超過了設計規(guī)范，施工難度陡增，原有的施工設備不能完成長距離隧道掘進任務，需要進行系統(tǒng)改造，增加設備設施投入。需要增加設備（大宗材料）情況說明：1、 輕軌鋪設：18kg/m2200延長米（洞內約1600m+洞外600m)；（2200米計算）。由于施工段落劃分，出口至4支洞分界點在目前的作業(yè)面位置即樁號9+987米處。這個位置距離出水口洞口1535米，距離原4號支洞與主洞交匯點946米。因此，從樁號9+987米處到洞口及洞外石渣卸料處的距離為1540米3220米，洞外3條線，2條配合使用做卸料線（梭式礦車專用卸車方式），一條作為機車及礦車維修使用。因為這部分輕軌鋪設是4支洞工程量以外的工作量，所以此段輕軌鋪設費用應另計。2、 運輸系統(tǒng)設備設施：本系統(tǒng)包括礦用電瓶車10噸（屆時根據(jù)專家意見選型）2臺； 礦用電瓶車3噸2臺；乘人用軌道車2臺；硅整流充電設備：4臺 ；10m梭式礦車3臺；本系統(tǒng)采用的掘進運輸設備是因為取消4號支洞并為完成4號支洞控制主洞掘進與襯砌工程而必須采用的生產設備，施工方原使用的設備（汽運系統(tǒng)）已經(jīng)不能解決長途洞內運輸問題，所以為完成4支洞控制支洞段施工任務而投入的資金需要另行追加。 3、 供電系統(tǒng)設施：本系統(tǒng)包括高壓電纜2700m（二次投入，第一次投入1700米，第二次投入1000米）； 變壓器315kVA1臺；高壓線斷路設施1套；設備采購運輸及為完成該設施場地施工費及設備安裝費； 供電系統(tǒng)是因為由出水口施工四號支洞控制主洞部分所必要采用的設備設施，為保證電力供應，當掘進到距離出水洞口2500米位置時，再次將洞內變壓器遷移到作業(yè)面位置，直至將整個段落施工結束。 4、 排煙系統(tǒng)增加設備：211kw對旋風機10臺； 風機增加數(shù)量是根據(jù)隧洞施工實際情況考慮的，隧洞中空氣濕度大，大大縮短設備使用壽命，因此，在原出水口段部分排煙的風機需要另外增加，在掘進作業(yè)期間設備使用及替換更新。5、 專用排水管路100mm法蘭連接：1600m ；（附加運行水泵臺班 ） 因隧道自然坡降較小，綜合計算為0.16% ，洞內積水不能自然排出洞外，特別是增加了隧道長度，需要用專用的排水管路解決排水問題。根據(jù)段落劃分，原出水口段落不屬于四號支洞段，四號支洞掘進單價不包含該費用，因此管路安裝及施工期間排水費用應另行計算追加。 6、 新風供給系統(tǒng)新風供給系統(tǒng)包括20m空壓機及儲氣罐及空壓機管理房1套；專用供新空氣管路100mm法蘭連接：跟