出水口長途掘進(jìn)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(jìn)施工方案（2017年2月25日修改）夏井學(xué)2016.12.27出水口長途掘進(jìn)施工方案根據(jù)施工段落劃分,第二標(biāo)段自5+770開始,為第三支洞段起始點(diǎn)。三支洞與四支洞分界點(diǎn)樁號7+749米。這樣,四支洞剩余工程量為10+0227+749米計(jì)2273米。也就是說在出水口已經(jīng)掘進(jìn)約1550米的基礎(chǔ)上，再由出水口繼續(xù)掘進(jìn)，最遠(yuǎn)掘進(jìn)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(dú)頭巷道掘進(jìn)3773米，難度是非常巨大的。特別是施工環(huán)境、石渣運(yùn)輸、電力供應(yīng)、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(guān)鍵段，四號支洞斜井未掘進(jìn)部分還有313米。受斜井運(yùn)輸石渣及運(yùn)送物料的制約，四支洞及控制主洞掘進(jìn)總工期為 27月，如果對出水口設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)改造，并對施工單價做適當(dāng)提高，由出水口長途掘進(jìn)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(biāo)的實(shí)現(xiàn)，停止四號支洞開挖，改由出水口單端面掘進(jìn)。因此，制定出水口長途掘進(jìn)施工方案如下。一、 掘進(jìn)施工方法及出渣方式比較：1、 巖石開挖：氣腿式風(fēng)鉆鉆孔，人工裝藥，非電導(dǎo)爆管起爆器起爆，降塵；作業(yè)時間計(jì)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(jì)4小時；2、 通風(fēng)排煙：由于洞徑較小，采用近作業(yè)面短壓入長排出式通風(fēng)。排煙時間12小時；3、 石渣裝運(yùn)：根據(jù)本隧道的實(shí)際情況，對輕軌出渣方式和汽運(yùn)出渣方進(jìn)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(yùn)輸系統(tǒng)。本系統(tǒng)出渣速度快，不產(chǎn)生機(jī)械翻斗車排出的廢氣。采用液壓扒渣機(jī)裝渣，梭式礦車（礦車容積10m）運(yùn)渣，電瓶車牽引運(yùn)輸?shù)蕉赐庠鼒?，礦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(yùn)輸時間25分鐘，最遠(yuǎn)距離達(dá)到40分鐘。卸車20分鐘，兩列車交替運(yùn)行，間隔20分鐘,洞內(nèi)會車10分鐘。單車運(yùn)行四次完成一次爆破石渣裝運(yùn)（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(jì)算，完成一個作業(yè)循環(huán)共計(jì)需要4+2+3=9小時。當(dāng)作業(yè)面距離洞口1600米時，根據(jù)每車間隔20分鐘計(jì)算，一次爆破裝運(yùn)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(jié)束要求，配備正常運(yùn)行電瓶車+梭式礦車2套。當(dāng)作業(yè)面 距離洞口3700米時，一次爆破石渣運(yùn)出仍然需要四次運(yùn)輸。依據(jù)電機(jī)車在洞內(nèi)時規(guī)范允許速度10公里計(jì)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(diǎn)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(jié)束要求，已經(jīng)配備正常運(yùn)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(jìn)行錨桿及噴混作業(yè)。軌道鋪設(shè)：鋪設(shè)與運(yùn)輸設(shè)備相適應(yīng)的軌道，計(jì)劃鋪設(shè)18公斤/米軌道，軌距762mm。軌道鋪設(shè)跟進(jìn)作業(yè)面，全程鋪設(shè)到洞外卸渣場、調(diào)車場、維修場部位。B、汽運(yùn)出渣：與輕軌出渣方式相同的是，也采用液壓裝渣機(jī)裝渣。不同的是采用汽運(yùn)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(jìn)入隧道裝渣到卸渣結(jié)束，裝渣需要10-15分鐘。在洞口距離作業(yè)面1500米時，進(jìn)出需要60分鐘，加上裝渣時間10分鐘即為70分鐘。在實(shí)際施工中距離作業(yè)面最近的會車點(diǎn)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(yùn)輸完成任務(wù)。當(dāng)作業(yè)面距離洞口1600米時，根據(jù)每車間隔15分鐘計(jì)算，一次爆破裝運(yùn)時間需要：70分鐘+1315分鐘=265分鐘5小時。按照5小時出渣結(jié)束要求，需要配備正常運(yùn)行的小型翻斗運(yùn)輸車45臺。當(dāng)作業(yè)面 距離洞口3700米時，依據(jù)1600米距離實(shí)際經(jīng)驗(yàn)值推算，第一車進(jìn)入隧道運(yùn)渣需要時間為：70分鐘+裝車10分鐘+運(yùn)出70分鐘共計(jì)需要150分鐘即2.5小時。一次爆破石渣運(yùn)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(jié)束的安排，需要配備正常運(yùn)行的小型翻斗運(yùn)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(chǎn)生空氣污染，是規(guī)范推薦使用的運(yùn)輸系統(tǒng)；汽運(yùn)系統(tǒng)排出大量廢氣產(chǎn)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(jìn)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(yùn)出渣系統(tǒng)需要6個小時，從出渣時間上和生產(chǎn)效率來看輕軌梭車系統(tǒng)優(yōu)于汽運(yùn)出渣系統(tǒng)；、輕軌梭車系統(tǒng)配置先進(jìn)，使用方便，易于維修，不易產(chǎn)生設(shè)備故障而影響生產(chǎn)；汽運(yùn)出渣運(yùn)輸車輛多，系統(tǒng)復(fù)雜，故障率相對較高，特別是在洞內(nèi)出現(xiàn)故障，極易影響生產(chǎn)，施工進(jìn)度難以控制。就機(jī)械設(shè)備故障對生產(chǎn)的影響來看，應(yīng)當(dāng)放棄汽運(yùn)出渣系統(tǒng)；、輕軌梭車系統(tǒng)用人少，生產(chǎn)管理方便；汽運(yùn)出渣系統(tǒng)隨著開挖距離加長，不斷增加車輛，實(shí)際保有量要大于正常使用量。就本隧道內(nèi)，3000米時出渣期間洞內(nèi)同時運(yùn)行810臺汽車，可以想象，一臺運(yùn)渣車輛運(yùn)行，其他車輛都要在會車點(diǎn)躲避，車輛發(fā)動機(jī)燃燒占用了洞內(nèi)的絕大部分氧氣，大量廢氣煙塵排放到洞內(nèi)，洞內(nèi)的能見度極低，極易產(chǎn)生交通事故；洞內(nèi)嚴(yán)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(shè)施，但也無法及時的解決運(yùn)行車輛產(chǎn)生的缺氧和煙塵問題。由于小斷面隧道中運(yùn)行數(shù)量較多的設(shè)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(yīng)當(dāng)采用輕軌梭車系統(tǒng)。二、 施工供電供風(fēng)：1、 由于低壓供電電壓損失過大，達(dá)到一定距離時,設(shè)備運(yùn)行困難并極其容易損壞設(shè)備，計(jì)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(hù)加固后，建立洞內(nèi)臨時變電所。高壓電纜連接洞內(nèi)變壓器，保證有充足的電流電壓。當(dāng)施工作業(yè)面前行，再往前移設(shè)1000米，保證供電。洞內(nèi)臨時變電所安排專人值班看護(hù)，保證用電及供電設(shè)施安全。2、 施工供風(fēng)的空氣壓縮機(jī)設(shè)置在洞內(nèi)變壓器附近的安全位置，用鐵制或塑料風(fēng)管連接到掘進(jìn)工作面，風(fēng)管安裝在隧洞的一側(cè)，連接牢固無漏風(fēng)，保證鑿巖機(jī)有足夠的壓縮空氣。三、 排煙與排水1、 掘進(jìn)通風(fēng)排煙，依據(jù)掘進(jìn)進(jìn)尺的深度情況，及時增加風(fēng)機(jī)數(shù)量和排風(fēng)筒質(zhì)量，采用FBDN06/2*11壓入式通風(fēng)機(jī)，形成新風(fēng)壓入系統(tǒng)，每300500米設(shè)置一臺對旋風(fēng)機(jī)，接力通風(fēng)。認(rèn)真連接通風(fēng)管路，盡量降低漏風(fēng)系數(shù)減少漏風(fēng)量。小型隧道通風(fēng)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(fēng)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?yàn)槠露忍?，施工期間洞內(nèi)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(shè)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(jìn)行排水作業(yè)。根據(jù)出水口實(shí)際情況，大約每200250米設(shè)置一個集水井。專人看護(hù)排水，保持通道內(nèi)無較多的積水，便于牽引機(jī)車和施工人員通行。四、 安全措施1、 作業(yè)面新鮮空氣供應(yīng)：本供風(fēng)是新風(fēng)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(zhì)量。每公斤炸藥爆炸后產(chǎn)生40L一氧化碳?xì)怏w。通風(fēng)系統(tǒng)在長隧道中在限定的時間（1.52小時）內(nèi)只能將炮煙及炮煙中的一氧化碳?xì)怏w部分排出和稀釋，尚不能達(dá)到作業(yè)人員供氧的標(biāo)準(zhǔn)。因此要增加特別的補(bǔ)氧措施以保證正常生產(chǎn)。洞口設(shè)置一臺20m空氣壓縮機(jī)，專門為作業(yè)面供新鮮空氣，專門管路?？諌簷C(jī)到洞內(nèi)作業(yè)面安裝108mm鍍鋅鋼管，保證掘進(jìn)作業(yè)面300米內(nèi)有充足的氧氣。2、 應(yīng)急供氧措施：洞口設(shè)置制氧機(jī)一臺，專人負(fù)責(zé)管護(hù)使用，及時灌注氧氣?；蛘咴O(shè)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(nèi)每200米放置2個小型氧氣使用裝置，以備洞內(nèi)人員臨時應(yīng)急使用。洞內(nèi)施工人員必須人手?jǐn)y帶一套氧氣裝置，進(jìn)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(shè)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(nèi)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(shè)置管理房間，在洞口與掘進(jìn)作業(yè)面、與洞內(nèi)臨時變電站、列車會車點(diǎn)等處，安裝專線電話，保證洞內(nèi)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(jìn)，掘進(jìn)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(yīng)增加牽引機(jī)車的臺班費(fèi)用；完成任何一項(xiàng)工作任務(wù)，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(chǎn)生不良后果。B、 距離加長，通風(fēng)機(jī)械增加，排煙時間加長，通風(fēng)機(jī)械臺班費(fèi)用和通風(fēng)系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用相應(yīng)增加；即便如此洞內(nèi)的煙塵也不能排除干凈，仍然需要解決洞內(nèi)氧氣不足的問題。C、 洞內(nèi)軌道鋪設(shè)洞外卸渣場、調(diào)車場、維修場；石渣運(yùn)輸時間延長增加費(fèi)用；所有材料運(yùn)輸都會增加費(fèi)用特別是混凝土運(yùn)至遠(yuǎn)距離作業(yè)面時卸料費(fèi)用。D、 新增加設(shè)備如臨時變電站、應(yīng)急供氧、通訊值班等看護(hù)和維護(hù)費(fèi)用增加；2、根據(jù)施工的具體情況，由于長距離掘進(jìn)施工，直接增加的費(fèi)用測算如下：A、 為本工程增加的人工費(fèi)：掘進(jìn)四號支洞控制主洞段，有些項(xiàng)目費(fèi)用不變，如爆破開挖，輕軌鋪設(shè)。有些項(xiàng)目費(fèi)用隨著掘進(jìn)進(jìn)尺加長是增加的，如通風(fēng)費(fèi)用，石渣運(yùn)輸，排水費(fèi)用，出水口原標(biāo)段排水3人；3班作業(yè)每班1人。出水口原標(biāo)段鐵道使用維護(hù)3人；3班作業(yè)每班1人。整個洞段應(yīng)急供氧設(shè)施使用及維護(hù)3人；3班作業(yè)每班1人。出水口原標(biāo)段接力風(fēng)機(jī)使用維護(hù)3人；3班作業(yè)每班1人。洞內(nèi)臨時變電站使用管護(hù)3人；3班作業(yè)每班1人。洞口新設(shè)值班室值班3人；合計(jì)18人。平均月工資4500元，伙食費(fèi)月平均450元，每人月計(jì)4950元。月計(jì)劃進(jìn)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(jī)械費(fèi)：軸流風(fēng)機(jī)最大通風(fēng)距離3773米，定額給定風(fēng)機(jī)是14千瓦。實(shí)際運(yùn)行過程中，超過1500米，通風(fēng)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(fēng)機(jī)調(diào)整系數(shù)應(yīng)該達(dá)到68。水利部2002年預(yù)算定額通風(fēng)系數(shù)調(diào)整極限為2000米，本隧道長度超過1.9倍，達(dá)到3700米以上，通風(fēng)排煙的難度較大，技術(shù)要求相對較高，根據(jù)越遠(yuǎn)系數(shù)越大的推算，估計(jì)到達(dá)3770米時調(diào)整系數(shù)可以達(dá)到8.以上。 隧洞工作面長m40050060070080090010001100調(diào)整系數(shù)11.21.331.431.51.671.81.91隧洞工作面長m12001300140015001600170018001900調(diào)整系數(shù)22.152.292.42.52.652.782.9隧洞工作面長m20002100220023002400250026002700調(diào)整系數(shù)33.23.43.744.34.64.9隧洞工作面長m28002900300031003200330034003500調(diào)整系數(shù)5.25.555.96.256.66.957.37.65隧洞工作面長m36003700調(diào)整系數(shù)88.35按調(diào)整系數(shù)8.35計(jì)算，減去1500米的調(diào)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(fēng)費(fèi)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(xiàng)取費(fèi)：其他直接費(fèi)9.5%，間接費(fèi)12.5%，企業(yè)利潤7%，稅金11%合計(jì)40%）因此，距離加長，通風(fēng)費(fèi)用增加79.11元/m。C、運(yùn)輸費(fèi)用增加。四號支洞原單作業(yè)面平洞掘進(jìn)長度上沿為1270m，下沿為950m(到目前出水口已經(jīng)掘進(jìn)的作業(yè)面）。因此，可以就運(yùn)輸而言運(yùn)輸距離以1270m為合理運(yùn)距，超過部分為增加的運(yùn)距。洞內(nèi)外運(yùn)距之和減去合理運(yùn)距為增加運(yùn)距。即洞外200m+洞內(nèi)3770m-合理運(yùn)距1270m=2700m.即2700m為增加的運(yùn)距。據(jù)此計(jì)算出的運(yùn)輸費(fèi)用為本方案增加的運(yùn)輸費(fèi)。 電瓶車、梭車200米基礎(chǔ)臺時每百m8個，每增運(yùn)100米加0.7個臺時。按2700米增加的運(yùn)距計(jì)算（已經(jīng)扣除正常運(yùn)距，正常運(yùn)距的運(yùn)輸費(fèi)用包含在隧洞掘進(jìn)的單價中）。電瓶車8+25(基礎(chǔ)臺時扣除200m）0.7=25.5個臺時；梭車8+25(基礎(chǔ)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(jī)械費(fèi)25.45元。D、綜合生產(chǎn)效率在實(shí)際工作中是降低的涉及到生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，很難用數(shù)學(xué)方法計(jì)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(jìn)價格。上述三項(xiàng)人工、通風(fēng)、運(yùn)輸每m增加費(fèi)之和為：人工82.5元+通風(fēng)79.11元+25.45元=187.06元/m綜合估算，隧洞掘進(jìn)期間除設(shè)備加強(qiáng)投入及作業(yè)面新風(fēng)供給系統(tǒng)運(yùn)行臺班外，根據(jù)測算掘進(jìn)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(yīng)做相應(yīng)調(diào)整六、 完成本工程需新增設(shè)備設(shè)施本工程掘進(jìn)進(jìn)尺長度已大大超過了設(shè)計(jì)規(guī)范，施工難度陡增，原有的施工設(shè)備不能完成長距離隧道掘進(jìn)任務(wù)，需要進(jìn)行系統(tǒng)改造，增加設(shè)備設(shè)施投入。需要增加設(shè)備（大宗材料）情況說明：1、 輕軌鋪設(shè)：18kg/m2200延長米（洞內(nèi)約1600m+洞外600m)；（2200米計(jì)算）。由于施工段落劃分，出口至4支洞分界點(diǎn)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(diǎn)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(jī)車及礦車維修使用。因?yàn)檫@部分輕軌鋪設(shè)是4支洞工程量以外的工作量，所以此段輕軌鋪設(shè)費(fèi)用應(yīng)另計(jì)。2、 運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)備設(shè)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(shè)備：4臺 ；10m梭式礦車3臺；本系統(tǒng)采用的掘進(jìn)運(yùn)輸設(shè)備是因?yàn)槿∠?號支洞并為完成4號支洞控制主洞掘進(jìn)與襯砌工程而必須采用的生產(chǎn)設(shè)備，施工方原使用的設(shè)備（汽運(yùn)系統(tǒng)）已經(jīng)不能解決長途洞內(nèi)運(yùn)輸問題，所以為完成4支洞控制支洞段施工任務(wù)而投入的資金需要另行追加。 3、 供電系統(tǒng)設(shè)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(shè)施1套；設(shè)備采購運(yùn)輸及為完成該設(shè)施場地施工費(fèi)及設(shè)備安裝費(fèi)； 供電系統(tǒng)是因?yàn)橛沙鏊谑┕に奶栔Ф纯刂浦鞫床糠炙匾捎玫脑O(shè)備設(shè)施，為保證電力供應(yīng)，當(dāng)掘進(jìn)到距離出水洞口2500米位置時，再次將洞內(nèi)變壓器遷移到作業(yè)面位置，直至將整個段落施工結(jié)束。 4、 排煙系統(tǒng)增加設(shè)備：211kw對旋風(fēng)機(jī)10臺； 風(fēng)機(jī)增加數(shù)量是根據(jù)隧洞施工實(shí)際情況考慮的，隧洞中空氣濕度大，大大縮短設(shè)備使用壽命，因此，在原出水口段部分排煙的風(fēng)機(jī)需要另外增加，在掘進(jìn)作業(yè)期間設(shè)備使用及替換更新。5、 專用排水管路100mm法蘭連接：1600m ；（附加運(yùn)行水泵臺班 ） 因隧道自然坡降較小，綜合計(jì)算為0.16% ，洞內(nèi)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(jìn)單價不包含該費(fèi)用，因此管路安裝及施工期間排水費(fèi)用應(yīng)另行計(jì)算追加。 6、 新風(fēng)供給系統(tǒng)新風(fēng)供給系統(tǒng)包括20m空壓機(jī)及儲氣罐及空壓機(jī)管理房1套；專用供新空氣管路100mm法蘭連接：跟