胡家坝隧道高压进洞施工专项方案(阳安二线)

阳安二线YAZQ-4标（DyK152+000～DyK175+310）胡家坝隧道高压进洞施工专项方案编制：复核：审核：中铁十四集团有限公司阳安二线工程指挥部2016年10月18日胡家坝隧道高压进洞施工专项方案一、工程概况胡家坝隧道地处大巴山低山丘陵区，位于汉中市洋县沙溪乡境内。隧道范围地面高程一般为565~950m，地形起伏较大，基岩局部裸漏，山上植被茂密，第四系坡积，洪积物覆盖较薄，洞身冲沟发育，沟内为季节性流水，水量较小，工程范围内无大的断裂构造。地表自然坡度25~40。，起止里程为DyK169+512～DyK173+448，全长3936km，单线隧道。进口位于沙溪河冲积沟谷坡脚处，出口位于曹家岭沟一支沟沟脑处。最大埋深为348m。洞身DyK169+655.46～920.28位于半径R=3000m曲线上，其余段落位于直线上。洞身纵坡分别为7‰、10.5‰、7‰的上坡，进、出口交通较好，施工场地条件一般，有便道可至洞口附近。洞身工程II级围岩长1850m，开挖量83298m3；III级围岩长1450m，开挖量69771m3；IV级围岩长558m，开挖量29891m3；V级围岩长78m，开挖量4885m3。其中洞室小避车洞113个，大避车洞设余长电缆腔6个，大避车洞设余长电缆腔+直放站3个，大避车洞设余长电缆腔+绝缘梯车洞3个，电力箱变电站1个。进口采用耳翼墙式洞门，边坡采用M10浆砌片石防护，厚30cm；出口采用台阶式洞门，边坡临时防护采用喷锚网，永久防护采用C25混凝土骨架护坡。根据施工组织设计要求，胡家坝隧道工程进、出口独头掘进2000m，因隧道断面小，独头掘进距离长，故洞内通风供电是胡家坝隧道施工应解决的重要问题。二、施工用电情况胡家坝隧道前期洞外进口安装的2台变压器（500kVA+315kVA），出口；安装的2台变压器（500kVA+315kVA），洞内低压侧动力电线断面采用240mm2铝芯电线。目前胡家坝进口掘进670m，胡家坝出口掘进800m，进出口洞内涌水量大，准备在进口洞内设一处泵站，安装1台55kw离心抽水泵，其他小型污水泵合计20kw，洞内输送泵功率75KW，加上照明用电现洞内用电总量200KW；加上洞外空压机通风机等不停运转，供电线路铺设太长，洞外变压器所供电压产生压降，供电损耗太大，若仍用现有的500kVA+315kVA变压器输送供电，已不能满足洞内抽水泵实际用电需求，按照相关供电规范及施工经验，0.4kV三相线路供电半径不宜超过0.8km，现阶段胡家坝进口掘进670m，胡家坝出口掘进800m，末端电压已达不到用电设备额定电压，导致洞内大型用电设备离心泵、输送泵由于电压低不能正常工作，为解决施工用电问题，需高压电进洞，在洞内架设10kV电缆，洞室内安装变压器，以缩短低压供电距离，满足供电需求，其他隧道口目前还不存在洞内电压不足现象，但随着隧道掘井，磨子桥2号隧道进出口将陆续采用高压进洞方式提供洞内施工用电，结合洞内计划施工用电需要，高压进洞时统一考虑后续施工需要，避免二次调配返工，满足隧道施工需要，胡家坝隧道进出口洞内主要施工用电见表1。表1：各工区施工用电配置表洞外主要施工用电（KW）正洞主要施工用电（KW）钢筋加工空压机通风机营区用电合计排水施工用电合计进口30132*31102055630140170出口30135*31102056530140170说明：洞内施工用电主要为输送泵、喷锚机、洞内支立拱架用电，正常用电按设备功率的0.7倍系数考虑。参照表1的统计数据，进口工区洞外施工用电710KW，洞内施工用电200KW；出口工区洞外施工用电710KW，洞内施工用电180KW。三、高压进洞方案3.1洞内变压器选型变压器的容量选择：按变压器效率最高时的负荷率b来选择容量当隧洞的计算负荷确定后，配电变压器的容量为：S=Pjs/βb×cosφ2式中：S—配电变压器的容量（kVA）；Pjs—建筑物的有功计算负荷（kW）；cosφ2—补偿后的平均功率因数，不小于0.9（按照0.94计算）；βb—变压器的负荷率，变压器容量的最终确定就在于选定变压器的负荷率b，变压器的负荷率按节能负荷率参考取值，取0.75根据斜井及正洞洞内施工用电负荷（表1），经计算，进出口的洞内外变压器容量及型号见表2表2：进出口变压器容量计算表进口出口洞外洞内洞外洞内计算容量700213708213变压器容量500+315315500+3153153.2输电线路选型由于洞内施工作业环境差，洞内围岩破碎有滴渗水现象加上洞内车辆行走，结合洞内实际情况根据洞内负荷考虑降低电能损失，电缆型号选择为ZR-YJV22-10kV-335mm2（铜芯交联聚乙烯绝缘细钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆），电缆长度进口1400m；出口1400m。3.3高压线引入根据对隧道周边电网情况调查，我标段采用贯通大线为10kV电源，进口电源位于洞口右侧约60m处，出口电源位于洞口右侧50m处。进出口分别由洞口电力贯通线引至洞内。根据胡家坝隧道进口、出口实际及用电设备的分布情况，胡家坝隧道进、出口在洞口段1.0km的范围内直接采用洞外的低电压进洞供电，1.2km以后段落采用高压进洞方案技术，确保施工顺利进行。3.4高压线路进洞及铺设胡家坝隧道进出口断面小，高压电缆线进口沿线路右侧拱腰位置布设；出口沿线路左侧拱腰位置布设，避免与线路右侧照明线路及高压风管相互干扰，电缆悬挂高度控制在3.5m左右。洞内施工大小车辆通行，难免会与洞壁擦碰，为了电缆安全采用高点钢索（钢绞线）悬吊电缆移动敷设方式，为便于电缆线铺设，在隧洞主洞左侧边墙位置每隔15～20m设固定点一个（采用Φ22钢筋、35cm长，手钻打孔，插入20cm，外露15cm，锚固剂粘结牢固）作为安装钢索悬吊点，吊点安装好后在每一吊点上焊接一根15cm长∠40×4角钢（角钢另一端上钻Φ16的孔），角钢下吊挂一个悬垂线夹用于钢绞线安装，钢索敷设后穿入悬垂线夹并用手扳葫芦分段紧起固定高压电缆线与钢索通过电缆挂钩连接，沿边墙平行布置由于电缆相对较重，挂钩之间间距按80～100cm控制电缆安装固定好后应在短时间内按照电缆头制作工艺要求认真细致地将电缆中间头制作完成并加以固定，电缆中间头固定时不得受拉力太大，否则会使中间头绝缘破坏导致电缆头报废。电缆线进入洞室后与洞室内布设的按表2计算的变压器容量配置的箱式变压器相连，洞室内安装变压器、配电柜及低压电容补偿柜（GGJ1-01-150kVar），洞内低压线路采用三相五线制。根据现场用电设备的用电情况进行用电分区，避免用电设备过于集中，洞内动力线与照明线将分别架设，整齐排线，固定在隧洞的一侧，洞内10kV高压电缆与0.4kV低压线安装在同一侧，高压在上低压在下分层布设，高压电缆悬挂高度不小于3.5m，以确保隧洞内正常施工用电及洞内用电安全下图所示正洞风管、高压线路、照明线路及风水管布置图隧道中线内轨顶面仰拱填充面高压风管排水管照明线路高压线路通风管高压水管3.5洞内变压器洞室布置根据各工区承担正洞施工任务量及洞内施工用电实际情况，变压器洞室布设位置参见下表变压器布置表3变压器容量（KVA）变压器位置主要用途备注进口315DyK170+793大避车洞输送泵供电、施工排水进口1281m出口315DyK147+025大避车洞输送泵供电、施工排水进洞1485m变压器洞室规格为长6.5m，宽4.0m，高4.5m；洞内做好喷锚支护（挂网φ6.5×20×20钢筋网片、施作L=2.5mΦ22系统锚杆喷射C20混凝土，洞室顶部不得有渗漏水现象）；箱式变压器台座根据变压器结构尺寸制作，底板位置做好细部处理并做好接地极。变压器安装后设置防护木门，并设安全警示标志以加强其安全性。3.6接地系统接地装置的合适与否，接地电阻值是否合乎标准要求，直接影响到电力系统设备的正常运行，影响到洞内的安全。接地系统采用接地模块式加强型接地方式。由于是隧洞内施工，洞内基面多为砂石相对比较干燥，介质导电率差无法满足设计要求（用电设计要求为≦4Ω），如不采取措施接地电阻过高用电时起不到保护作用，会对人体造成一定的伤害。为了降低接地电阻，应在降压洞室内事先将下基地面全部向下挖60cm，将接地模块直接布置在地面上，用镀锌扁铁（＿50×5）将模块之间首尾相互连接，并用扁铁做交叉焊接形成等电位。底板挖开后用细土回填夯实处理，在连接好模块后将模块及扁铁周围撒下一些盐，用洞外导电率较好的土壤进行边回填边撒盐边浇水的方式，分层回填分层撒盐浇水夯实处理，从而改善了土壤的导电率使之达到设计要求。3.7继电保护装置及控制隧洞供电系统的各级继电保护装置应相互配合协调，使其保护可靠、灵敏；各级继电保护时限整定恰当。按照用电规范要求，高标准配备线缆，坚持“一机一闸一箱一漏”，线路架空或埋地，要严格控制，以确保施工安全。3.8试验检测变压器装入洞室接好高、低压线路，接好地线，准备工作完毕后，与地方供电部门联系按照国家电气设备安装运行规范要求，对所有电气设备进行相关电气性能的测试（电气装置安装电气交接试验）；对电缆、真空开关、变压器、配电柜等设备严格按照《电气装置安装工程电气设备交接试验标准GB50150-2006》进行试验。所有设备试验合格后应依据《电气装置安装工程施工及验收规范》对安装工程逐一、逐步的验收，验收合格后再联系供电部门对设备送电试行。3.9停电预防措施为了防止高压电突然停电，而影响洞内排水和施工。1#斜井、2#斜井、3#斜井、4#斜井必须在洞外发电机房再增加1太400kw发电机，一旦高压停电立即采用两台320kw发电机并联运行。通过洞外的变压器向洞内供电。供电方式：由发电机直接送到洞外变压器的低压侧，而后升压到高压侧，通过原有进洞高压电缆送到洞内变压器的高压测，再由低压测降压后到低压开关柜使用。只有这样才能保证高压停电后，洞内正常供电。3.10安全防护要求高压进洞所用敷设于隧洞内的电力电缆、控制电缆和照明导线均应选择阻燃电缆或阻燃导线，当跨越道路和隧洞顶部的电缆，一般应穿管敷设；所有电器的金属外壳都应保护接地，使用高压电源应有专门的防护措施，电源裸露部分应有绝缘装置（例如电线接头处应裹上绝缘胶布）；10KV高压线路距离建筑最小的水平安全距离为1.2m，垂直距离为2.5m，为了保障洞内施工人员的生命安全，在降压洞室明显位置悬挂“止步、高压危险”标示牌。中铁十四局集团阳安二线工程指挥部2016年10月22日