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陈进明 （中铁十七局集团第二工程有限公司，陕西西安 710043） 摘 要：结合引汉济渭工程秦岭输水隧洞7#洞主洞工区及出口工区实际情况，从出碴运输、施工通风、高压供风及高压供电等方面着手，阐述了该作业区间机械设备选型及配套方案。 关键词：水工；隧洞；施工；机械设备；配套 0 引 言近年来，随着科技手段的不断进步，我国长大隧道的建设项目在日益增加，但隧道施工技术和设备配套的探讨则相对滞后，整体技术发展速度缓慢，多数施工单位以经验做法来指导施工，不能通过技术手段来达到降本增效的目的。 鉴于此，结合引汉济渭工程秦岭输水隧洞7#洞主洞及出口14 615 m钻爆法施工段实际情况，以安全、经济、快速施工为目标，从施工技术和施工装备配套两方面进行分析，提出长大隧道在钻爆法作业中的机械设备配套模式。 1 工程概况中铁十七局集团承建的秦岭隧洞7#洞主洞全长8 122 m（K67+164～K75+286），由7#斜井两头掘进，其中上游方向掘进约3 570 m，下游方向掘进4 553 m；秦岭隧洞出口洞共长6 493 m（K75+286～K81+779），全部由出口向上游方向掘进，如图1。其中7#斜井至出口段共长11 046 m（K70+733.167～K81+779），为全线控制性工程，由出口及7#洞相向掘进，贯通里程设置在K75+608处。  图1 隧洞平面 7#洞主洞在线路前进方向左侧设斜井一座，距已施工完毕的6#洞约3 570 m，正洞最大通风长度4 553 m，斜井最大通风长度1 877 m，出口洞最大通风长度6 493 m。7#洞中标进场时，前期施工的出口段已完成掘进施工780 m （K80+999-K81+779）。 2 出碴运输方案比选2.1 比选方案一（扒碴机梭矿有轨运输） 有轨运输采用冀川WZ330扒碴机装碴，30 m3梭式矿车装运，利用16 t电瓶车牵引至隧洞口倒碴场。混凝土施工利用10 t电瓶车牵引6 m3混凝土罐车进行运输作业。洞内铺装四轨双线，轨距900 mm，通过衬砌台车和仰拱（底板）直至掌子面段落利用道岔改为两轨单线，单线段按300 m考虑，掌子面处装车出碴时用临时轨过渡。 轨道在仰拱栈桥和已施工仰拱（底板）及未施工结合部的过渡，开挖仰拱（底板）前，快速拆除相应范围内的轨道，仰拱（底板）开挖完成、台车走行到位后，迅速恢复轨道，拆除与恢复的轨道设定为标准长度的倍数，便于快速拆装，与台车过渡用轨枕调整。 根据有轨运输方案出碴能力，经过分析计算隧洞出碴施工所用时间及机械配备详见表1。 表1 有轨运输方案所需时间及配备  序号里程长度/km每循环出碴用时/h梭式矿车出碴每趟用时/min梭式矿车需配置数量/辆13 24 35 46 3.0 3.0 3.0 3.0 522 643 873 994 隧洞施工至6 km时，有轨运输方案所需机械设备详见表2。 表2 主要机械配备  工序序号设备名称型号规格总数量单价/万元金额/万元装碴1挖装机（扒碴机）冀川WZ330300 m3/h1台380380 2挖掘机（已配置）日立2151.0 m33轮式装载机（已配置）柳工CLG8562.3 m3运输4电瓶车16t4台40160 5电瓶车10t4台30120 6梭式矿车SD-3030 m34台30120钢轨43 kg/m26 000 m0.020 64536.64动力8变压器S7-630/10630 kVA3台1133 9充电机GCA-1008台0.141.12 10轨枕枕木21 667根0.018390 11道钉43 333套0.003 8164.67新增设备及材料金额总计7 1 905.23 扒碴机梭矿有轨运输方案条件下，隧洞开挖循环进尺进度指标如表3。 表3 隧洞开挖循环进尺进度指标  序号施工方法围岩类别循环进尺/m日循环数日进度/ （m·d-1）月进度/ （m·月-1）1全断面法Ⅱ类3.02.47.2180 2全断面法Ⅲ类3.02.06.0150 3全断面法Ⅳ类2.61.64.2105 4台阶法Ⅴ类1.61.82.972 根据有轨运输方案进度指标计算，按贯通里程K75+608进行任务划分后，计算相应作业时间。其中：出口段（K80+999～K75+ 608）Ⅲ类围岩1 880 m，需376 d；Ⅳ类围岩3 511 m，需1 003 d；合计1 379 d。7#洞往出口段（K70+733～K75+608）Ⅱ类围岩280 m，需47 d；Ⅲ类围岩937 m，需187 d；Ⅳ类围岩3 148 m，需899 d；Ⅴ类围岩510 m，需213 d；合计1 346 d。总进度需要1 379 d。 2.2 比选方案二（扒碴机自卸车无轨运输） 采用冀川WZ330扒碴机装碴，25 t自卸车装运至弃碴场。隧洞内每450～500 m设一处避车洞会车位置，从而提高施工运输能力。 根据扒碴机300 m3/h出碴能力参数，经过分析计算隧洞出碴施工所用时间及机械配备详见表4。 隧洞施工至6 km时，扒碴机配合自卸车运输方案所需机械设备详见表5。 表4 扒碴机、自卸车运输方案所需时间及配备  序号里程长度/km每循环出碴用时/h出碴车每趟用时/min自卸汽车需配置数量/台13 24 35 46 3.5 3.5 3.5 3.5 325 456 517 578 表5 主要机械配备  工序序号设备名称型号规格总数量/台单价/万元金额/万元备注装碴1挖装机（扒碴机）冀川WZ330300 m3/h1380380新增2轮式装载机柳工CLG8562.3 m31已配置3挖掘机日立2151.0 m31已配置运输4自卸汽车红岩金刚25t4已配置5自卸汽车红岩金刚25t430120新增新增设备金额总计500 扒碴机、自卸汽车无轨运输方案条件下，隧洞开挖循环进尺进度指标如表6。 表6 隧洞开挖循环进尺进度指标  序号施工方法围岩类别循环进尺/m日循环数日进度/ （m·d-1）月进度/ （m·月-1）1全断面法Ⅱ级3.02.36.9173 2全断面法Ⅲ级3.01.95.7143 3全断面法Ⅳ级2.61.64.2105 4台阶法Ⅴ级1.61.82.972 根据扒碴机、自卸汽车无轨运输方案进度指标计算，按贯通里程K75+608进行任务划分后，计算作业时间。其中：出口段（K80+ 999～K75+608）Ⅲ类围岩1 880 m，需396 d；Ⅳ类围岩3 511 m，需1 003 d；合计1 399 d。7#洞往出口段（K70+733～K75+608）Ⅱ类围岩280 m，需49 d；Ⅲ类围岩937 m，需1 97 d；Ⅳ类围岩3 148 m，需899 d；Ⅴ类围岩510 m，需213 d；合计1 358 d。总进度需要1 399 d，与比选方案一基本一致。 2.3 比选方案三（装载机自卸车无轨运输） 采用50装载机装渣、25 t自卸车运输的出渣方案。内燃机械加装废气过滤装置减少污染排放。合理布置洞内会车点，减少工序间的干扰。 根据出口近期施工情况，跟班统计自卸汽车在隧洞施工到770 m时，装载机装满一车20 m3石碴用时需要7 min，自卸车完成一趟运输时间需15 min，根据装载机装车、自卸车运输一趟的时间测量，再经过分析计算出隧洞施工至3～6 km时出碴所用时间，具体耗时及机械配备详见表7。 表7 装载机、自卸车运输方案所需时间及配备  序号里程长度/km每循环出碴用时/h出碴车每趟用时/min自卸汽车需配置数量/台325 456 517 578 13 24 35 46 3.5 3.5 3.5 3.5 隧洞内每450～500 m设一处避车洞以方便车辆会车，从而提高施工运输能力。经现场测试每车装满用时需要7 min，隧洞施工至6 km时，装载机配合自卸车运输方案所需机械设备可参照表5。 装载机、自卸汽车无轨运输方案条件下，隧洞开挖循环进尺进度指标同表6。 2.4 出碴运输方案优缺点对比分析及优选方案 结合各方案的特点，对三种运输方案予以对比分析，结果详见表8。 表8 出碴运输方案优缺点对比分析  比选方案优 点缺点方案一1.污染较小；2.梭式矿车大容积、贮量大；3.梭式矿车车体较窄，铺设双线轨道能会车方案二1.污染较小；2.扒碴机可连续进行挖掘、扒取岩碴、运输到自卸车斗里。这一连续的生产过程具有装碴平稳、挖取范围大、不会洒料、连续性；3.自卸汽车出碴运输施工组织灵活，隧洞每450～500 m设置一处会车段后自卸车运输可以满足出碴需求方案三1.装载机与自卸汽车出碴施工组织灵活，隧洞每450～500 m设置一处会车段后自卸车运输可以满足出碴需求；2.对该种方式有丰富的管理经验1.设备投资大，配件费用高，一般要储备足够配件，占有资金大；2.对隧洞口场地地形条件的要求高，目前出口和7#斜井洞口都无法满足；3.设备对工程的制约性很大，设备一旦发生故障，工程就处于瘫痪状态；4.仰拱栈桥台车铺轨过渡段临时拆装钢轨占用时间长；5.运行成本高，双线轨道消耗零配件及维修保养成本大1.设备投资大，配件的费用高；2.扒碴机行走速度慢、挖取高度不够；3.扒碴机对爆渣块度要求高装载机和自卸汽车在作业过程中排放大量油污气体，造成洞内空气污浊，随着隧洞掘进长度的延伸，通风难度增加，排烟时间会更长 将三套出碴运输方案对比分析后，鉴于秦岭隧洞出口工区、7#洞工区均受施工条件限制，认为有轨运输方案不可取，根据实际条件，优选装载机自卸车无轨运输方案。 3 隧洞通风设备配套3.1 隧洞通风方案 施工通风是长大隧洞施工的重要配套工艺之一，按照7#洞主洞及出口段工程特点，全线隧洞均采用无轨运输，根据不同施工阶段分别采用压入式和混合式两种通风方案［1］。 3.1.1 出口段通风方案 第一阶段：在开挖不超过3 200 m时，采用压入式通风，即在洞外配备1台2×115 kW轴流风机，直接向掌子面压入通风。 第二阶段：超过3 200 m后，拟采用2种方案进行后期通风。 一是设置通风竖井方案，即在距洞口3 200 m附近设置通风竖井，轴流风机安装在竖井靠洞口方向（距竖井100 m处），直接向掌子面压入通风，竖井口设1台轴流风机。此方案送排风距离大大缩短，风流风向明确，通风效果较为理想。 二是机械混合通风方案，即在洞内2 900 m位置安装一台轴流风机，直接向掌子面压入通风，另一侧距洞口3 000 m位置设一台轴流风机向洞外排风。2台风机组成混合式通风，此方案送排风距离过长，风量、风压难以保证掌子面的作业环境需要，通风效果差，严重影响工效。 3.1.2 7#主洞通风方案 第一阶段：设置蓄风房，采用压入式通风。即在上游贯通前，洞外布置2台轴流风机，通过斜井压入送风，在斜井与正洞交汇处下游方向K70+800处设6 m×15 m风房，通过风房采用2台轴流风机分别向上下游供风。 第二阶段：混合式通风，取消蓄风房。即上游方向与6#斜井贯通后，自然风来自6#正洞方向，在斜井下游1 800 m位置安装1台轴流风机，直接向掌子面压入通风，在斜井下游2 000 m位置安装1台轴流风机，向斜井外排风的混合式通风方案，斜井设6台射流风机。 该阶段如若6#正洞方向自然风不能吹过来时，此时，为保证7#主洞下游方向掌子面正常施工，则K70+800蓄风房保留，另还需要在K73+200处再建第二座蓄风房，接力送风。 3.2 通风计算 出口采用独头掘进，7#洞主洞采用斜井双向掘进，隧洞采用独立供风，通风距离以最大供风长度计算。7#勘探试验主洞最大供风长度为6 752 m，出口最大供风长度为6 171 m。 3.2.1 计算参数 正洞全断面开挖段，计算开挖面积A正= 58.8 m2；实际循环进尺约2.6 m，计算按有效爆破深度考虑2.8 m。 单位体积岩石炸药用量：全断面开挖取1.0 kg/m3。 排除炮烟通风时间：全断面开挖取20 min。 软管百米漏风率，取P100=1.0%。 洞内柴油机采用安装废气净化装置后的用风指标取3.0 m3/（min·kW）。 自卸汽车洞内行驶车速为15 km/h。 3.2.2 风量计算 施工均采用无轨运输，每个工作面均采用独立供风，7#洞主洞上游供风长度为3 570 m（未含斜井供风长度1 877 m），下游供风长度为4 875 m（未含斜井供风长度1 877 m），出口供风长度6 171 m。 （1）按施工隧洞内的最多人数计算风量。 洞内每人需要新鲜空气量q=3 m3/min，风量备用系数k=1.2，同时最多工作人数按m =60人计算，则：Q1=kmq=1.2×60×3=216 m3/min。 （2）按最低允许风速计算风量。 最低允许风速υ=0.15 m/s，则工作面风量：Q2=60υA正=60×0.15×58.8=592 m3/ min。 （3）按爆破使用的最多炸药用量计算风量。 单位炸药用量1.0 kg/m3，循环进尺量2.6 m（计算按2.8 m），开挖断面积A正=58.8 m2，则一次爆破炸药用量G=1.0×（58.8×2.8）= 165 kg。 通风区段长度以满足掌子面到二衬区段通风需求，按100 m考虑，取L0=100 m；取爆破后通风时间t=20 min。计算压入式通风风量［2］：  （4）按稀释内燃机废气计算。 风机的供风量按稀释内燃设备废气的要求来确定，假设采用25 t红岩自卸汽车出碴，装机功率213 kW。车辆在洞内行驶速度15 km/h，考虑到隧洞较长时，每辆车装碴循环时间为7 min。采用柳工CLG856-5t型装载机装碴，其功率为162 kW。 按满足同时作业时最多车辆及1台装载机要求，7#洞上下游工区只考虑一个工作面在出碴。采用内燃机械作业时，供风量不能小于3 m3/（min·kW）。内燃机废气计算公式［2］：  式中，Q4为稀释内燃设备废气所需的总风量，m3/min；K为内燃机利用系数，取K=0.55；N为内燃机的单机功率，kW。 各工作面装运机械车辆及稀释其排放废气所需的风量如表9。 表9 各工作面稀释其排放废气所需的风量 洞别及工作面施工长度/m车数/台装载机数使用内燃功率/kW供风量/ （m3·min-1）7#主洞上游3 570411 0141 673 7#主洞下游4 875511 2272 025出口主洞（第一阶段）3 200318011 322出口主洞（第二阶段）6 171611 4402 376 3.2.3 通风机供风量计算及风机选择 一般长大隧道施工通风多采用压入式或混合式通风方式，出口段单口掘进距离长，独头通风难以达到理想要求，拟在距洞口3 200 m附近设置通风竖井一处。各工作面最大通风距离见表10。 表10 最大通风距离 洞别及工作面位置正洞、斜井长度/m最大通风距离/m（自蓄风房或前方风机计算）7#洞斜井段1 8771 970（含洞外及交叉点至蓄风房距离）上游段3 5703 640（蓄风房至上游段贯通面的距离）下游段4 875有自然风通风时为3 000无自然风通风时为2 400出口主洞6 171设竖井时为3 100无竖井时为3 200 （1）供风量的确定。 根据拟用风带，取百米漏风率P100=1%，根据百米漏风率计算公式［3］： 式中，Qm为风机风量，Qm=PL×Q，m3/min；Q为工作风量，m3/min；L为通风距离，m；PL为漏风系数。 推导漏风系数计算公式： 根据计算，各段漏风系数如表11。 表11 漏风系数计算 L /m1 9702 4003 0003 1003 2003 640 PL1.2451.3161.4291.4491.4711.572 根据表10、11相关参数，通风机的供风量计算如表12。 表12 通风机供风量计算结果 通风长度/m风机供风量/（m3·min-1）备注1 970（斜井口至蓄风房距离）满足7#主洞上游：1 673×1.245=2 083 3 640（蓄风房至7#主洞上游贯通面距离）满足7#主洞上游：1 673×1.572=2 630 3 000（7#主洞下游有自然风通风时）满足7#主洞下游（有自然风）：2 025×1.429=2 894 2 400（7#正主下游无自然风通风时）满足7#主洞下游（无自然风）：2 025×1.316=2 665 3 100（出口主洞设竖井时）2 376×1.449=3 443 3 200（出口主洞无竖井时）2 376×1.471=3 495 1.压入式通风以满足掌子面最大风量需求为主，同时应使整个洞室的作业环境也基本满足要求，工作面需风量仅700 m3/min；2.按稀释内燃设备排出的废气计算时，可保障工作面的作业环境满足要求，但耗电多不经济，故选择风机时可适当放宽对风量和风压的要求 （2）风管通风阻力计算。风管的摩擦阻力计算［2］： 式中，hf为摩擦阻力，Pa；a为摩擦阻力系数，N·s2/m4；L为供风长度，m；U为风带周长，m；Q为风道流量，m3/s；S为风带面积，m2。风管的局部阻力计算［2］： 式中，hx为局部阻力，Pa；ε为局部阻力系数，参照《隧道工程》［2］第十章“施工辅助作业及施工组织”中表10-4-7取值；Q为风道流量，m3/s；S为风带面积，m2。 最后计算总阻力： 根据以上公式，计算的各工作面不同工况条件下的风量、风压及选用的风机如表13。风机选型时，考虑其经济性，取工作面风量为700 m3/min。 表13 不同工况条件下的风机配置 通风工况作业段落风量/ （m3·min-1）风压/Pa电机功率/kW风管直径/m数量/台风机安装位置工况17#主洞上游与6#正洞下游贯通前上游2 4004 8002×1151.51K70+800第一蓄风房内下游2 4004 8002×1151.51K70+800第一蓄风房内斜井4 8002 0001151.72距斜井洞口20 m处工况27#主洞上游自然风可吹过来时下游2 4002 0001151.52K72+380前后各150 m处工况37#主洞上游自然风吹不过来时下游2 4004 8002×1151.51K73+200处第二蓄风房内工况1出口压入式通风3 200 m2 4004 8002×1151.51距出口洞口20 m处工况2出口在3 200 m处设竖井混合式通风6 171 m 6 0008001101安装在洞内竖井口上2 4004 8002×1151.51距出口洞口3 100 m处工况3出口不设竖井混合式通风6 171 m 4 2007 0002×3501.81距出口洞口3 000 m处2 4004 8002×1151.51距出口洞口2 900 m处 4 高压供风设备配套4.1 总耗风量计算 （1）根据施工组织，Ⅱ级～Ⅳ级围岩采用全断面开挖，按凿岩机数量确定供风量。 出口段高峰期同时使用凿岩机数量为12台，每台耗风按3.5 m3/min计算，需求总风量42 m3。 7#洞施工中，按一侧凿岩作业，另一侧喷射混凝土作业，交叉作业考虑。凿岩作业同出口，高峰期同时使用凿岩机数量为12台；喷射混凝土作业按2台混凝土喷射机同时作业，每台耗风按7 m3/min计算，需求总风量为56 m3。 （2）参照《公路隧洞施工技术细则》（JFG/T F60-2009）［4］第十二章“风、水、电供应”计算空压机的生产能力Q： 式中，Q为空压机生产能力，m3；K备为空压机的备用系数，取0.825；∑q为风动机具所需风量，m3；K为风动机具同时工作系数，12台凿岩机作业取0.8，2台混凝土喷射机作业取0.9；q漏为管路及附件的漏耗损失，q漏=αL （m3/min）；α为每公里管路漏风量，取值1.75 m3/min；L为管路总长度，km，经计算L取值2.4 km；km为海拔高度对空压机生产能力的影响系数，现场海拔约510 m，取1.057。 根据施工组织，预定最大供风管长度2 000 m，初步拟采用DN200 mm风管，进口装1球心阀，每500 m装一个闸阀，每隔200 m加设三通接头，斜井进洞安装2个弯头，出口装1变径管，排气管出口安装1个逆止阀，管路附件折算长度计算为： 管路理论长度： 按洞内高压风最远供风距离2.4 km计算，则空压机的生产能力为： 按规范空压机的备用系数K备取值0.825显然偏高，实际配置3～4台22 m3/min空压机工作、1台备用可以满足正常使用需要。 4.2 压力损失计算 送风管路为DN200 mm钢管，法兰连接。空压机排气压力一般为0.8 MPa，所用风动机具工作压力要求不小于0.5 MPa；为保证风动机具的风压，要求钢管终端风压不小于0.6 MPa。根据正常施工时的最大用风量66 m3/min计算风管在供风长度2 000 m情况下的风压损失［2］： 式中，ΔP1为管道的风压损失，MPa；λ为摩阻系数，采用0.2 m直径管道，λ=0.024 5；L为管道长度，包括配件当量长度，m；d为管道内径，m；v为压缩空气在管道中的速度，采用3台空压机的供风量为66 m3/min，管道面积为πd2/4，得v=35 m/s；g为重力加速度，9.81 m/s2；γ为压缩空气容重，在洞内恒温25℃条件下，γ=12.9×273/（273+25）=11.8 N/m3。 经计算，在供风长度2 000 m情况下的风压损失为：ΔP1=0.215 MPa。 工作面附近胶管长一般定为30 m，内径25 mm，根据7655风动凿岩机耗风量查“高压风通过胶管中的压力损失”表［2］，得其最大压力损失ΔP2=0.045 MPa，则至工作面压力损失为： 工作面工作风压为：P=0.8-0.26=0.54 MPa，满足风动机具工作压力（≥0.5 MPa）［2］的要求。 4.3 高压供风方案 经计算，采用DN200 mm高压风管送风2 000 m以后，由于管道压力损失过大，已较难保证工作面正常施工用风，因此，采用空压机进洞方案。 出口段高压供风：供风长度6 171 m。空压机站需移动二次位置，洞口处空压机站保障洞口至洞内2 100 m范围施工用风；第一次空压机站移动至距洞口2 100 m处，保障距洞口2 100～4 200 m范围施工用风；第二次空压机站移动至距洞口4 200 m处，保障距洞口4 200 ～6 171 m范围施工用风。 7#洞主洞上游方向高压供风：供风长度3 570 m。斜井洞口处空压机站保障斜井及正洞上下游小范围的用风；因在施工通风设计中已经在K70+800处设置了一座蓄风房，故空压机站进洞的位置应距蓄风房越近越好，往上游方向供风1 850 m后，将空压机站移动至K68+950位置，保障上游用风直至与6#正洞下游贯通止。 7#洞主洞下游方向高压供风：供风长度4 875 m。自K70+800附近的空压机站向下游方向供风距离约2 400 m后，将空压机站移动至K73+200附近，再向下游供给高压风直至与出口施工贯通止。 为确保正常施工，进洞的空压机站配置空压机数量为4+1台（1台备用，根据需要适时调整）。 5 高压供电设备配套5.1 高压电进洞方案 高压电进洞是长大隧洞施工的重要配套工艺之一，按照7#洞及出口段不同工况，拟采用不同供电方案。 7#洞高压电进洞方案计划分四个阶段，分别从主洞掘进150 m、掘进1 500 m、3 570 m、4 550 m设置变压站。出口段高压电进洞计划分五个阶段，按每1 km设置一处变压站。 5.2 7#洞用电设备投入 随着施工进度延伸，用电设备分四期投入。每阶段投入情况见如后叙述，洞内设备投入用电情况见表14。 5.2.1 第一阶段（主洞掘进150 m） 投入空压机4台，2台单极轴流式通风机，同时供电最大负荷为1 068 kW，采用2台630 kVA变压器并联供电。 表14 7#洞各阶段设备投入用电情况 序号名称数量单台功率/kW合计功率/kW使用阶段1混凝土喷射机27.5151，4 47.5302，3 2空压机41325281，2，4 81321 0563 3通风机21152301～4 22×1154602，3 4输送泵175752 2751503，4 5搅拌站2501001～4 6仰拱栈桥210202～4 7衬砌台车220402～4 8水泵37.522.52～4 9131172 13131693 5351751～4 47.5301～4 9射流风机6301804 10其它及照明301 602 903 1104 11最大总功率2 521 5.2.2 第二阶段（主洞掘进150～1 500 m） 隧洞掘进距离1 500 m前，投入空压机数量为4+1台（下游距斜井口200～500 m），由斜井和洞内风机通风，此时开始投入使用2台单级轴流式和2台对旋式通风机。 供电均采用内、外分开供电，洞外同时供电最大负荷为413 kW，采用1台630 kVA变压器供电；洞内同时供电最大负荷为1 160 kW，洞内设2台630 kVA变压器并联供电。 5.2.3 第三阶段（主洞掘进1 500～3 570 m） 上游贯通前，投入空压机数量为8+2台（一组安装在上游距斜井口1 500 m，一组安装在下游距斜井口2 500 m）；由斜井和洞内风机通风，此时使用2台单级轴流式和2台对旋式通风机。 供电均采用内、外分开供电，洞外同时供电最大负荷为443 kW，采用1台630 kVA变压器供电；单侧洞内同时供电最大负荷为994 kW，洞内设4台630 kVA变压器周转供电（2处）。 5.2.4 第四阶段（主洞下游掘进3 500～4 550 m） 下游贯通前，投入空压机数量为4+1台（安装在下游距斜井口2 500 m），由斜井和洞内风机通风，此时使用2台单级轴流式风机。 供电均采用内、外分开供电，洞外同时供电最大负荷为413 kW，采用1台630 kVA变压器；单侧洞内同时供电最大负荷为915 kW，洞内设2台630 kVA变压器供电。 洞外前期设2台630 kVA变压器并联，后期设1台630 kVA变压器供电；洞内先设2台630 kVA变压器并联在下游500 m位置，再设置2台630 kVA变压器并联在上游1 500 m位置，最后将2台630 kVA变压器自500 m位置移至2 500 m位置。 5.2.5 各阶段变压器投入 各阶段变压器投入见表15。 表15 7#洞各阶段投入变压器统计 用电阶段第一阶段第二阶段第三阶段第四阶段备注型号630 kVA630 kVA630 kVA630 kVA数量2355另需2台移动变压器 5.3 出口用电设备投入 出口段高压电进洞根据施工进度安排，共配置2台400 kVA变压器以供掌子面到二衬段施工用电需求，当掘进到1 km左右在洞内设1台，当掘进到2 km左右时在洞内设好第二台后再拆除第一台，2台400 kVA变压器按1 km间距随掘进周转使用。 空压机进洞后，设置1台630 kVA变压器满足空压机站供电需求；通风竖井位置设置1 台500 kVA变压器满足通风机用电需求。 每阶段投入情况见如后叙述，洞内设备投入用电情况见表16。 5.3.1 第一阶段（主洞掘进1 000～2 000 m） 隧洞掘进到距离洞口1 000 m后，投入空压机数量为4+1台，由洞外通风。从洞口到主洞掘进1 000 m由外部供电，采用1台630 kVA变压器和1台400 kVA变压器分别供电，同时供电最大负荷为993 kVA（仅考虑施工区域）；从主洞掘进1 000～2 000 m段洞内采用1台500 kVA变压器供电，洞外由630 kVA+400 kVA变压器给空压机站和通风机供电。 表16 出口洞内设备投入用电情况 序号名称数量单台功率/kW合计功率2715 2空压机4132528 3通风机12×110220 4通风机12×115230 5通风机1110110 6输送泵19090 7仰拱栈桥11010 8衬砌台车12020 9电焊机620120 10水泵73.525 11其它25 12照明3100.06520 13总功率/kW 1混凝土喷射机1 186 5.3.2 第二阶段（主洞掘进2 000～3 000 m） 隧洞掘进到距离洞口2 000 m时；此时空压机周转进洞，投入数量为4+1台，安装在洞内2 000 m左右，空压机站由1台630 kVA变压器专门供电；通风仍由洞外供电，更换1台新的对旋式通风机。 供电采用洞内、洞外分开供电，洞外由630 kVA+400 kVA变压器供电；洞内同时供电最大负荷为820 kVA，由1台500 kVA变压器（周转使用）和1台630 kVA变压器（专供空压机站）分别供电。 5.3.3 第三阶段（主洞掘进3 000～4 000 m） 隧洞掘进到距离洞口3 000 m时，投入空压机数量为4+1台，由竖井和洞内风机通风，此时投入使用1台单级轴流式通风机和1台对旋式通风机。 供电均采用洞内供电，在竖井通风前洞内按第二阶段方式供电，在施工通风竖井后增加1台500 kVA变压器，专门为两个通风机供电；洞内除通风外同时供电最大负荷为825 kVA，由2台500 kVA变压器（轮流周转使用）和1台630 kVA变压器（专供空压机站）分别供电。 5.3.4 第四阶段（主洞掘进4 000～5 000 m） 隧洞掘进到距离洞口4 000 m时，将空压机站移动到4 000 m处，投入空压机数量为4+ 1台，由竖井和洞内风机通风。 洞内除通风外同时供电最大负荷为830 kVA，由2台500 kVA变压器（轮流周转使用）和1台630 kVA变压器（专供空压机站）分别供电。 5.3.5 第五阶段（主洞掘进5 000～6 171 m） 隧洞掘进至贯通前，投入空压机数量为4 +1台，安装在距洞口4 000 m左右位置；由竖井和洞内风机通风。 洞内除通风外同时供电最大负荷为850 kVA，由2台500 kVA变压器（轮流周转使用）和1台630 kVA变压器（专供空压机站）分别供电。 5.3.6 各阶段变压器投入 上述各阶段变压器投入见表17。 6 结 语对于长大隧道施工来说，在制定施工方案时，应当根据隧道施工进度与施工工艺的要求，使施工技术与施工机械紧密结合，提高施工机械设备的配套生产能力，提高隧道工程整体施工水平。引汉济渭工程秦岭输水隧洞7#洞主洞工区及出口工区在出碴运输、施工通风、高压供风及高压供电等方面的机械设备配套，在满足施工合同所要求的工期、安全、质量，环境保护等基础上，综合考虑了技术条件和经济条件，包括工作效率、易操作性、购置费用、能源消耗等，确定了最优的方案以使施工成本最低，从而为企业赢得了最大的经济效益。 表17 出口各阶段投入变压器统计 用电阶段第一阶段第二阶段第三阶段第四阶段第五阶段型号630 kVA630 kVA630 kVA630 kVA630 kVA数量12111型号500 kVA500 kVA500 kVA500 kVA500 kVA数量11211型号400 kVA400 kVA数量11 参考文献： ［1］ 陈进明.小断面长大过水隧洞通风设计［J］.工程建设，2015，47（5）. ［2］ 朱永全，宋玉香.隧道工程［M］.北京：中国铁道出版社，2013. ［3］ 赖涤泉.隧道施工通风与防尘［M］.北京：中国铁道出版社，1991. ［4］ JFG/T F60—2009，公路隧洞施工技术细则［S］. A complete set of major construction mechanical equipment for long and large crossing-water tunnel with small cross section Chen Jinming Abstract：In combination with the actual condition of main tunnel working area and exit for No.7 Qinling water transportation tunnel of Hanjiang-to-Weihe River Water Transfer project，the selection and the supply of the complete of mechanical equipment for the working area were described in terms of muck haulage，construction ventilation，high pressure air supply and high tension power supply. Key words：water engineering；tunnel；construction；mechanical equipment；supply of ancillary equipment 中图分类号：U 455.2 文献标识码：B 文章编号：1673-8993（2016）03-0037-10 doi：10.13402/j.gcjs.2016.03.008 收稿日期：2016-01-18 作者简介：陈进明（1981-），男，高级工程师。 |
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