青藏铁路风火山隧道施工设备配套方案

青藏铁路风火山隧道施工设备配套方案青藏铁路风火山隧道地处青藏高原腹地的可可西里无人区，山顶最高海拔4996m，轨面海拔4905m，最大埋深10Om，最小埋深10.13m，起讫里程为DIKl159+000—DIK1160+338地段，全长1338m。由于其海拔高、空气稀薄、气压低、自然条件和地质条件恶劣，施工难度极大。风山隧道为高原多年冻土隧道，洞身全部位于冻岩之中，含冰层、饱冰、富冰冻土发育，穿越地层地质主要为砂岩、泥岩，层状结构风化严重，全风化层厚度大于20m。中铁十局集团承担了这个世界第一高隧的施工任务。针对高海拔的地形、地质构造变化无常以及缺氧等问题，中铁二十局集团决定隧道施工采用有轨运输方案，重点解决好通风、供氧问题，减少了废气污染。混凝土集中搅拌，出渣、混凝土浇注采用有轨运输、模板台车衬砌等先进施工机械和施工工艺及方法，保证了施工人员身体健康，施工机械性能也得到充分发挥。风火山隧道2001年10月21日开工，2003年7月31日完工，历时1年零10个月。根据工程总工期及现场实际情况，该隧道划分为进口区和出口区两个口，采用两边同时向前掘进的施工方法，配备两套施工机械设备，分别由隧道进口队、隧道出口队施工。具体施工机械设备配套方案见附表。动力设备主要是确保隧道施工的用电和用风，即发电机组和空压机的配备。根据混凝土自动计量拌和站、混凝土输送泵、制氧站、通风机、电瓶车充电机、钢筋制作机械以及施工生活用电的总功率，每个口需要500kw的用电量。考虑到发电机组24h工作，需有1台替换备用发电机组，施工单位在隧道进出口分别配备了2台扬州英泰功率为250KW的250GF型移动式发电机组、1台扬州华东动力机械有限公司功率为264kw的HDV325型移动式发电机组。前者采用KTA19-G2型重庆康明斯发动机和扬州英泰电机；后者采用瑞典沃尔沃TADl240GE型电喷式发动机和法国斯坦福HC4E型电机。这两种发电机组的特点是低温启动性能好，同时在高零缺氧的环境里功率损失小，工作可靠。根据出渣能力决定掘进打眼同时使用风枪的用风量，每个口需要2台750HH型美国寿力移动式空压机。考虑到有替换备用品，隧道进出口分别配备了3台该型号空压机。此种空压机的公称容积流量为21.2m3／min(750CFM)，发动机功率为224kW，适应在高海拔、缺氧地区的隧道施工使用。掘进设备隧道进出口各使用20套天水风动机械厂生产的YT28型凿岩机，耗风量3.5m3／min。每个口使用10套风枪，采用4m长的钻杆，进行全段面开挖，光面爆破，3h可打完按照光面爆破要求布局的装药孔，1h可装完炸药进行爆破，每次可以掘进4m。装渣设备隧道进出口各使用1台斗容量1m3的PC220-6小松挖掘机进行装渣，配合3台梭式搭接有轨运输矿车，1台ZLC40B型侧卸式装载机在弃渣场平整，4～6h可出完废渣，进行下一个掘进循环。初衬支撑完后，进行仰拱施工仍然使用该挖掘机装渣。运渣设备隧道排出口各使用3台TDSF-1A14型梭式搭接有轨运输矿车、3台CDXT-12型蓄电池机车组成3组进行循环运输。每台梭式矿车一次可以装废渣10m3。蓄电池机车功率42kW，具有足够的牵引力。运输完一次循环废渣后，蓄电池机车电瓶进入充电房进行充电，梭式矿车进行保养，以便下一个循环使用。出完废渣未喷锚前用钢筋制作的支撑隔栅支撑，保证安全。通风设备夏季施工每个口使用1台天津通风机厂生产的88-1型轴流通风机向隧道内通风，风量1000m3／min，加上向隧道内通入的氧气，确保隧道内空气新鲜，保证了施工人员的身体健康。寒季施工因气温偏低，每个口使用1台石家庄铁道学院和天津通风机厂联合研制生产的STDK-100型空气加热隧道通风机，风量880m3／min，保证了寒季施工时隧道内空气温暖、新鲜。喷锚设备隧道进出口各使用1台KSP-2型湿喷机、1台PC-8型湿喷机、1台PZ-5型干喷机、1台MAl400型注浆泵和1台HBY50门20型压浆机。根据不同的岩层选择湿喷或干喷，喷浆前先打入锚杆。混凝土衬砌设备喷锚后的工序就是铺设防水PU板，绑扎钢筋，进行初衬。初衬后开挖制作仰拱，然后进行二衬。隧道进出口各用2台郑州华中建筑机械厂的JS500型强制式混凝土搅拌机组和2套PLBl200型自动计量配料机，按照设计的配合比上料，集中拌和混凝土。拌和好的混凝土用2台TST-6型6m3轨行式混凝土搅拌运输车运入隧道内，由2台长沙中联重工科技股份公司的HBT60.16.75ZAG型混凝土输送泵送至模板台车内。进出口各用1台中铁五局机械厂的9m长轨行式初衬台车进行初衬的施工，用1台中铁二十局集团机械厂的6m长轨行式二衬台车进行二衬的施工。其他设备隧道进出口各使用1台北京科技大学和中铁二十局集团联合研制的医用制氧站向隧道内供氧，保证施工人员的身体健康。使用2台铁一局机械厂的KCV-80／275V型充电机给蓄电池机车的蓄电池充电。1台西安锅炉总厂的DZL2-1.0-AX型蒸汽锅炉在寒季施工日寸，向混凝土拌和保温棚内供暖。1台SLGS4T型锅炉在寒季施工时，向混凝土搅拌站供应热水，向生活区供暖。此外，还有3台重庆重汽的CQ3300红岩自卸汽车运输砂石料。自风火山隧道开工以来，全体施工人员克服了高原缺氧的恶劣自然环境，面对世界第一高隧的特殊地质结构，采用了科学合理的隧道施工设备配套方案，取得了满意的效果和可靠的施工质量。附表风火山隧道主要施工机械设备项目序号设备名称规格型号生产厂家单价／万元数量/台总价／万元进口出口用途动力1移动式发电机组250FG250kW扬州英泰集团31.8641274422供电2移动式发电机组HDV325264kW扬州华东动力机械厂29.62259.6411供电3移动式空压机750HH21.2m3／min深圳（美国）寿力41.506249.0033风动力掘进1凿岩机YT283.5m3/min天水风动机械厂0.334013.202020打炮眼装渣1挖掘机PC220-61m3济宁小松山推90.502181.OO11装渣2装载机ZLC40B1.8m3徐工集团28.70128.701平渣、拌和站上料3装载机ZLC40B1.8m3柳工集团28.70128701平渣、拌和站上料运渣1梭式矿车TDSFIA1410m3江西矿山机械厂19.896119.3433运渣2蓄电瓶机车CDXT一1242kW贵州六盘水煤矿机械厂31.OO6186.0033牵引车通风1轴流通风机88-11000m3／min天津通风机厂1100222.0011通风2空气加热通风机STDK-100880m3／min天津通风机厂13.00226.0011通风喷锚1湿喷机KSP-2河南科明技术公司7.50215.0011喷锚2湿喷机CP-8郑州康达公司7.51215.0211喷锚3干喷机PZ-5河南偃师隧道设备厂1.7523.5011喷锚4注浆泵MAI400成都迈式科技公司12.50225.0011喷锚5压浆机HBY50／120河北柏乡铸造机械厂3.4926.9811喷锚混凝土衬砌1强制式搅拌机JS5000.5m3郑州华中建筑机械厂5.20420.8022拌和混凝土2自动计量配料机PLBl200郑州华中建筑机械厂4.60418.4022拌和混凝土3轨行式混凝土运输车TST-66m3中铁隧道局机械厂17.00468.0022运输混凝土4混凝土输送泵HBT60.16.7560m3／h长沙中联重工科技公司42.504170.0022输送混凝土5初衬台车9m中铁五局机械厂18.00236.0011初衬施工6二衬台车6m中铁二十局机械厂40.00280.0011二衬施工其他设备1制氧站Z030／PSA中铁二十局／北京科大136.002272.0011供氧2充电机KCV-80／275V铁一局机械厂2.904111.6022充电用3蒸汽锅炉DZL2-1.0-AX2t西安锅炉总厂28.00257.6011保湿4水暖锅炉SLGS4T4t武功王中王锅炉厂4.7029.4011取暖、供热水5自卸汽车CQ330017t重庆四川汽车制造厂39.006234.0033运砂石料合计1141956.885757望天堡隧道照明工程设计方案解析(1)随着公路建设的发展，公路隧道会日益增多。为了节约能源、保护环境，提高公路隧道照明质量，同时也是为了适应公路隧道营运管理的可持续发展，因此结合隧道特殊的照明环境和视觉现象，寻找合理新型的照明理论和技能光源就显得十分必要。工程概述随着公路建设的发展，公路隧道会日益增多。为了节约能源、保护环境，提高公路隧道照明质量，同时也是为了适应公路隧道营运管理的可持续发展，因此结合隧道特殊的照明环境和视觉现象，寻找合理新型的照明理论和技能光源就显得十分必要。望天堡隧道位于沪蓉国道主干线支线分水岭（鄂渝界）至忠县高速公路上，是《山区高速公路隧道节能型照明系统研究与应用》科研项目的依托工程之一，该隧道的平纵主要参数见表1表1隧道基本参数表项目单位右洞左洞隧道长度m19251909.07行车方向纵坡/长度（m）-1.2987E-051.30954E-05进出口桩号K72+670～K74+595ZK72+665～K74+574.07隧道进口设计m311.996309.805隧道出口设计m263.038262.993内空断面积m264.2564.25隧道内空断面当量直径m8.238.23路线设计车道km/h8080路面材质沥青路面沥青路面隧道进口洞门型式削竹式削竹式隧道进口洞门型式削竹式削竹式本方案设计1、以单一行车下坡的右洞基本照明为对象；2、运用可见度、中间视觉、等效亮度等国际新照明理论；3、隧道中间段采用新型照明光源（如LED灯和LVD无级灯）与隧道传统照明光源（高压钠灯HPS）比较；4、隧道加强照明仍选用穿透能力墙、发光效率高的250W、150W、100W高压钠灯分别对隧道入口段、过渡段1、过渡段2和出口段照明。隧道营运照明系统方案根据《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1-1999）和重庆高发司发布的《重庆高速公路隧道运营通风照明供配电设计指导意见》，结合《子课题1：照明设计参数研究》之《隧道等效亮度研究》中间成果。课题组对望天堡隧道右洞基本照明拟定了以下三个照明方案：方案一：隧道专用LED照明；方案二：隧道专用LVD（无级灯）照明；方案三：隧道专用100W高压钠灯（HPS）。方案一：隧道专用LED照明1、LED照明基本原理LED灯（发光二极管）是由p型和n型半导体组成的二极管。在LED的p-n结附近，n型材料中多数戴流子是电子，p型材料中多数戴流子是空穴。p-n结上未加电压时构成一定的势垒，当加正向偏压时，在外电场作用下，p区的空穴和n区的电子就向对方扩散运动，构成少量载流子的注入，从而在p-n结附近产生导带电子和价带空穴的复合，同时释放处相对应的能量hv（h为普朗克常数，v为光子频率）而发光。2、LED等效亮度研究主要结论根据《子课题1：照明设计参数研究》之《隧道等效亮度研究》中间成果，将拟合得到的LED照明条件下反应时间与背景亮度之间的关系式求出反应时间相等时LED对HPS的亮度对比系数R（L）。见表2表2LED对HPS的亮度对比系数R（L）值对实验采用的各种视标对比度平均效果而言，LED仅需产生2.0×0.4777＝0.9554（cd/m2）亮度值即可获得HPS产生2.0cd/m2亮度时的反应时间，即LED产生0.9554（cd/m2）亮度的照明效果与HPS产生2.0cd/m2亮度的照明效果是等效的。根据算出的亮度对比系数R（L）和灯具光效灯基本参数，结合ERS＝ηs/ηnps/R(L)S，ηsrs＝ηhps×ERs，可算出LED对HPS的相对光效，即折算光效。见表3表3LED对HPS的相对光效和折算发光效率3、系统设置望天堡隧道基本照明设计选用50W的LED灯具。由于实验采用LED与本方案的灯具功率不同，所以考虑一定的灯具换算系数。具体参数见表4表4方案一LED照明设计参数4、隧道照明控制在深夜交通量较小时，可采用回路控制开启基本照明2/3或者1/3的灯具