隧道施工中供风供水供电及照明作业工艺标准.docx
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隧道施工中供风供水供电及照明作业工艺标准
隧道施工中供风、供水、供电及照明作业工艺标准
FHEC-SD-12-1-2007
1适用范围
隧道施工中的供风、供水、供电及照明等辅助作业的实施主要是为了确保隧道开挖、运输、支撑及衬砌等基本作业的顺利进行，是各类隧道施工不可缺少的附属工作。
2应用的国家规范、行业规范及标准
2.1中华人民共和国行业标准《公路隧道施工技术规范》JTJ042-94
2.2中华人民共和国行业标准《公路工程施工安全技术规程》JTJ076-95
2.3电业安全工作规程DL408-1991
2.4电业安全工作规程（电力线路部分）DL409-1991
3施工准备
3.1技术准备
3.1.1做好施工前的调查工作。
调查内容包括：
水源、水质调查和供水方案的比选，查明水源的地点、水量、水质；可利用的电力资源，查明可利用电网的输电电压、供电量、供电时间、接电地点。
3.1.2根据工程规模、机械设备、施工力量、现场情况及规范要求等因素综合考虑确定供风、供水、供电及照明方案。
3.1.3做好施工人员的岗前培训和技术、安全、质量交底工作，确保人员持证上岗。
3.2机具准备
3.2.1供风设备：
空压机、高压风管、闸阀、分风器
3.2.2供水设备：
贮水池、高压水箱、泵水房、水泵、高压水管
3.2.3供电、照明设备：
发电机、变压器、各类配电开关设备、配电箱、各类照明灯
3.3材料准备
修筑贮水池及泵水房的水泥、砂石等原材料、固定水泵所用的地脚螺栓、线路导线等。
3.4作业条件
3.4.1进行空压机房、发电机房、高位水池的场地布置，完成隧道进、出口电力线路设计图。
3.4.2做好空压机、发电机、变电站和循环水池的圬工基础，确保坚固。
3.4.3供水的贮水池及管道在严寒地区应有防冻措施，并应于冬季前及早完成。
4施工操作工艺
4.1供风
4.1.1工艺流程图
计算空压机站的供风能力空压机的选择空压机站的布置风管的选择管道的安装
4.1.2操作步骤及方法
1计算空压机的供风能力
空压机的供风能力取决于耗风量的大小，并考虑一定的备用系数。
耗风量应包括隧道内同时工作的各种风动机具的生产耗风量和由储气筒到风动机具沿途的损失。
空压机站的供风能力Q可用下式来计算：
（m3/min）
式中：
K备——空压机的备用系数，一般采用75%～90%；
Σq——风动机具所需风量，m3/min，可查阅风动机具性能表；
K——同时工作系数，见表1；
km——空压机所处海拔高度对空压机供风能力的影响系数，见表2；
q漏——管路及附件的漏耗损失，其值为
q漏=αΣL，m3/min
其中：
α——每公里漏风量，平均为1.15～2.0m3/min；
L——管路总长，km。
表1同时工作系数
机具类型
凿岩机
装渣机
锻钎机
同时工作台数
1～10
11～30
1～2
3～4
1～2
3～4
K
1.00～0.85
0.85～0.75
1.0～0.75
0.70～0.50
1.0～0.75
0.65～0.50
表2海拔高度影响系数km
海拔高度（m）
0
305
610
914
1219
1524
1829
2134
2438
2743
3048
3658
4572
km
1.00
1.03
1.07
1.10
1.14
1.17
1.20
1.23
1.26
1.29
1.32
1.37
1.43
2空压机的选择
根据计算确定的空压机站的供风能力，选择合适的空压机和适当容量的贮风筒。
当一台空压机不能满足供风需要时，可选择多台空压机组成空压机组。
为便于操作和维修，宜采用同类型的空压机，考虑到在施工中风量负荷的不均匀，为避免空压机的回风空转，可选择一台小容量（一般为其他空压机容量的一半）的空压机进行组合。
空压机一般分有电力和内燃两类。
一般短隧道采用内燃空压机，长隧道采用电动空压机。
当施工初期电力缺乏时，长隧道也可采用内燃空压机过渡。
3空压机站的布置
空压机站应设在空气洁净、通风良好、地基稳固且便于设备搬运之处，并应尽量靠近洞口，以缩短管路，减少管道漏风损耗。
当有多个洞口需集中供风时，应选择在适当位置，使管路损耗尽量减少。
4风管的选择
风管的选择应满足工作风压不小于0.5MPa的要求。
为保证工作风压，钢管终端的风压不得小于0.6MPa，通过胶皮风管输送至风动机具的工作风压不得小于0.5MPa。
空压机生产的压缩空气在运输过程中，由于管壁摩擦、接头、阀门等产生阻力，其压力会损失，尤其是连接钢管与风动机具的胶皮风管，其压力损失较大，一般应尽量缩短其使用的长度。
根据达西公式可计算钢管的风压损失，计算后所得的终端风压符合上述要求即可。
5管道的安装
管道的安装应符合下列要求：
1）管道敷设应平顺、接头严密、防止漏风，凡有裂纹、创伤、凹陷等现象的钢管不能使用。
2）在洞外地段，风管长度超过300m、温度变化较大时，宜安装伸缩器；靠近空压机150m以内，风管的法兰盘接头宜用耐热材料制成垫片，如石棉衬垫等。
3）压风管道在总输出管道上，必须安装总闸阀，以便控制和维修管道；主管上每隔300～500m应分装闸阀；按施工要求，在适当地段（一般每隔60m）加设一个三通接头备用；管道前端至开挖面距离宜保持在30m左右，并用高压软管接分风器；分部开挖法通往各工作面的软管长度不宜大于50m，与分风器联结的胶皮软管长度不宜大于10m。
4）主管长度大于1000m时，应在管道最低处设置油水分离器，定期放出管中聚积的油水，以保持管内清洁与干燥。
5）管道安装前应进行检查，钢管内不得留有残杂物和其它脏物；各种闸阀在安装前应拆开清洗，并进行水压强度试验，合格者方能使用。
6）管道在洞内应敷设在电缆、电线的另一侧，并与运输轨道有一定距离，管道高度一般不应超过运输轨道的轨面，若管径较大而超过轨面，应适当增大距离。
如与水沟同侧时，不应影响水沟排水。
4.2供水
4.2.1工艺流程图
估算用水量选择水源确定供水方式修筑（安装）供水设备水管的选择与布置
4.2.2操作步骤及方法
1估算用水量
总用水量包括施工、生活、消防所需的耗水量。
1）施工用水
施工用水与工程规模、机械化程度、施工进度、人员数量和气候条件等有关，因而变化幅度较大，很难估计精确。
一般根据以往经验确定，可参考表3估算一昼夜的总用水量。
表3隧道施工用水量估算表
用途
单位
耗水量
说明
凿岩机用水
吨/时·台
0.20
喷雾洒水用水
吨/分·台
0.03
按每次放炮后喷雾30min
衬砌用水
吨/时
1.50
包括混凝土拌和、养生和洗石等用水
空压机用水
吨/天·台
5.00
其中大部分可考虑循环使用
2）生活用水
生活用水量一般可按如下参考指标估算：
生产工人平均（0.1～0.15）m3/d；非生产工人平均（0.08～0.12）m3/d。
3）消防用水
由于施工工地住房为临时住房，相应标准较低，除按消防要求在设计、施工及临房布置等方面做好防火工作外，还应按临时房屋每3000m2、消防耗水量（15～20）L/s、灭火时间为0.5～1h计算消防用水量，以防不测。
2选择水源
隧道施工常用的水源有：
高山自然水、山上泉水、河水、钻井抽水、洞内地下水源等。
应根据工程的实际情况选用水源，原则如下：
1）当生活、生产用水位置高差很大，系统供水有困难时，可采用分别选择水源。
2）施工生产用水，应尽量利用自然水头，引用高处的水源；枯水季度，可考虑设机具抽水。
3）不同季节分别采用两个水源供水，如洪水季节，采用河水；枯水季节，采用浅井或管井取地下水。
3确定供水方式
供水方式主要根据水源实际情况选定。
将水源的水自流引导或采用机械提升到蓄水池储蓄，并通过水管送达使用地点。
在高寒山区及缺水地区，则可采用汽车安装水箱运水，或分级抽水长距离管路供水。
4修筑（安装）供水设备
1）贮水池
贮水池一般修建在洞口附近上方，但应避免设在隧道顶上或其他可危及隧道安全的部位，其高差应能保证最高用水点的水压要求。
当采用机械或部分机械提升时，应备有抽水机。
水池结构应尽量简单，确保不漏水，一般采用石砌，根据地形条件用埋置式或半埋置式。
当地形条件受限制，不能埋置时，也可采用修建水塔或用钢板焊接水箱等方式。
水池的容积大小应与抽水设备、集中用水量相配合，并应有一定的储备量，以满足施工的需要。
水池位置至配水点的高差H可按下式计算：
H≥1.2h+α·hf（m）
式中：
h——配水点要求水头高度（m），如湿式凿岩需要水压为0.3MPa，则h=30m；
α——水头损失系数（按管道水头损失5%～10%计算），α=1.05～1.10；
hf——管道内水头损失（m），确定用水量后（一般按m3/h计）选用钢管内径，按钢管水力计算而得。
利用高山自流水供水，水源流量大于用水高峰流量时，水池容积一般为20～30m3；如水源流量小于用水量，则需要根据每班最大用水量并考虑必要贮备来计算水池容积，如下式：
V=24αC（QC+QS）（m3）
式中：
V——水池容积，m3；
α——调节系数，一般用1.10～1.20；
C——贮水系数（为水池容量/昼夜用水量），昼夜用水量小于1000m3时采用1/4～1/6；昼夜用水量在1000～2000m3时，用1/6～1/8；
QC——生产用水量，m3/h；
QS——生活用水量。
m3/h。
2）水泵和泵水房
1）扬程计算
H=h′+αhf（m）
式中：
h′——水池与水源之间的高差，m；
α及hf意义同前。
根据扬程及选用的钢管直径可选择合适的水泵。
2）泵房
临时抽水泵房的要求可按临时房屋的有关规定办理。
水泵在安装前，应按图纸检查基础的位置，预留管道孔洞等各部分尺寸是否符合要求，水泵底座位置经校核后，方能灌注水泥砂浆并固定地脚螺栓。
5水管的选择与布置
供水管道的管径可根据下列公式计算：
（m）
式中：
Q——用水点总用水量（m3/s）；
V——在管道内的流速，一般不大于3m3/s、不小于0.5m3/s。
供水管道的布置应符合下列要求：
1）管道敷设要求平顺、短直且弯头少，干路管径尽可能一致，接头严密不漏水。
2）管道沿山顺坡敷设悬空跨距大时，应根据计算来设立支柱承托，支撑点与水管之间加木垫；严寒地区应采用埋置或包扎等防冻措施，以防水管冻裂。
3）水池的输出管应设总闸阀，干路管道每隔300～500m应安装闸阀一个，以便维修和控制管道。
管道闸阀布置还应考虑一旦发生管道故障（如断管）能够暂时由水池或水泵房供水的布置方案。
4）给水管道应安设在电线路的异侧，不应妨碍运输和行人，并设专人负责检查养护（可与压风管道共同组织一个维修、养护工班）。
5）管道前端至开挖面，一般保持的距离为30m，用直径50mm高压软管接分水器，中间预留的异径三通，至其他工作面供水使用软管连接，其长度不宜超过50m。
6）如利用高山水池，其自然压头超过所需水压时，应进行减压，一般是在管路中段设中间水池作为过渡站，也可直接利用减压阀来降低管道中水流的压力。
4.3供电及照明
4.3.1工艺流程图
估算施工总用电量选择供电方式供电线路布置及导线选择施工照明和施工用电
4.2.2操作步骤及方法
1估算施工总用电量
施工总用电量可按如下两种方法进行估算：
1）同时考虑施工现场的动力和照明
式中：
S总——施工总用电量，kVA；
K——备用系数，一般取1.05～1.10；
ΣP1——整个工地动力设备的额定输出功率总和，kW；
ΣP2——整个工地照明用电量总和，kW；
η——动力设备的平均效率，采用0.83～0.88；通常取0.85进行计算；
cosф——平均功率因数，采用0.5～0.7；
K1——动力设备同时使用系数，通风机的同时用电系数为0.8～0.9，施工电动机械同时用电系数为0.65～0.75；
K2——动力负荷系数，主要考虑不同类型设备带负荷工作时的情况，一般取0.75～1.0；
K3——照明设备同时使用稀疏，一般可取0.6～0.9。
2）只考虑动力负荷
当照明用电相对于动力用电而言，所占比例较少时，为简化计算，可在动力用电量之外再加10%～20%，作为总用电量，公式如下：
式中：
S动——现场动力设备所需的用电量；
其他符号同上。
当采用大型用电设备（如掘进机）时，K1可取1.0进行计算。
2选择供电方式
供电方式可采用自设发电站供电或利用地方电网供电。
一般只有在地方供电不能满足施工用电需要，或施工现场距离地方电网太远时，才采用自设发电站供电。
根据估算的施工总用电量选择变压器，其容量应等于或稍大于施工总用电量，在实际使用时，以变压器承受的用电负荷达到额定容量的60%左右为佳。
变压器位置应设在便于运输、运行、检修和地基稳固、安全可靠的地方，具体布置应满足以下要求：
1）隧道洞外变电站宜设在洞口附近，并应靠近负荷集中地点和设在电源来线同一侧；
2）变电站（变压器）应选择在高压线附近；
3）变压器应安设在供电范围的负荷重心，使其投入运行时线路损耗最小，并能满足电压要求。
当配电电压在380V时，供电半径不宜大于700m，一般供电半径以500m为宜。
即高压变电站之间的距离一般为1000m左右。
4）洞内变压器应安设在干燥的避车洞或不用的横向通道处，变压器与周围上下洞壁的距离不得小于30cm，并按规定设置安全防护。
3供电线路布置及导线选择
隧道施工供电电压一般采用三相四线400/230（V）。
长大隧道可用6～10kV，动力机械的电压标准是380V；成洞地段照明可采用220V，工作地段照明和手持电动工具按规定选用安全电压供电。
供电线路布置和安装的技术要求如下：
1）成洞地段固定的电线路，应使用绝缘良好的胶皮线架设；施工地段的临时电线路宜采用橡套电缆；竖井、斜井宜采用铠装电缆；瓦斯地段的输电线必须使用密封电缆，不得使用皮线；
2）照明和动力线路安装在同一侧时，必须分层假设。
电线悬挂高度距人行地面的距离，110V以下时，不应小于2m；400V时，应大于2.5m；6～10kV时，应大于3.5m。
瓦斯地段的电缆应沿侧壁铺设，不得悬空架设；
3）涌水隧道的电动排水设备、瓦斯隧道的通风设备和斜井、竖井内的电气装置，应采用双回路输电，并有可靠的切换装置；
4）36V低压变压器应设在安全、干燥处，机壳接地，输线路长度不应大于100m；
5）动力干线上的每一支线，必须装设开关及保险丝具。
严禁在动力线路上加挂照明设施。
6）输电干线或动力、照明线路安装，在同一侧分层架设的原则是：
高压线在上、低压线在下，支线在下；动力线在上，照明线在下。
且应在风、水管路相对的一侧。
4施工照明
隧道施工一般采用电灯照明，也可采用低压卤钨灯、高压钠灯、钪钠灯、钠铊铟灯、镝灯等新光源，要求光线充足均匀。
施工作业地段照明，必须使用安全变压器配电，其容量为：
输入电压为220V，输出电压有36V、32V、24V、12V四个等级，根据作业工作面要求选用照明电压。
新光源洞内外照明布置要求见表4。
表4新光源洞内外照明布置
工作地段
照明布置
开挖面后40m以内作业段
两侧用36V500W卤钨灯各2盏（或300W卤钨等7盏，以不少于2000W为准）,灯泡距离隧道底面高4m
开挖面后40m～100m区段
安设2盏400W高压钠灯和2盏400W钠铊铟灯，间距约15m，灯泡距隧道底面高5m
开挖面后的100m至成洞末端
每隔40m，左右侧各设计400W高压钠灯1盏
模板台车衬砌作业段
台车前台10～15m，增设400W高压钠灯各1盏，台车上亮度不足时，增设36V300W或500W卤钨灯
成洞地段
每隔40m安装400W高压钠灯1盏
斜井、竖井井身掌子面及喷混凝土作业面
使用36V500W卤钨灯，已施工井身部分选用小功率110V高压钠灯，间距：
混合井30m安装1盏，主副井每25m安装1盏
洞外场地
每隔200m安装高压钠灯1盏
5质量标准
5.1隧道施工用水应符合水质要求，生活用水应符合国家饮水的水质标准。
5.2隧道工作面使用风压应不小于0.5MPa,水压不小于0.3MPa。
5.3隧道供电电压应符合下列要求
5.3.1隧道应采用400/230V三相四线系统供电。
5.3.2动力设备应采用三相380V。
5.3.3隧道照明，成洞地段和不作业地段可用220V，瓦斯地段不得超过110V，一般作业地段不宜大于36V，手提作业灯为12～24V。
5.3.4选用的导线截面应使线路末端的电压降不得大于10%；36V及24V线不得大于5%。
5.4隧道各种工作地段的照明标准和要求见表5。
表5照明标准
工作地段
灯头距离（m）
悬挂高度（m）
照度标准（lx）
灯泡容量（W）
施工作业面
不少于15W/m2（断面较大可适当采用投光灯），平均照度不小于30
开挖地段和作业地段
4
2～2.5
10
60
运输巷道
5
2.5～3
6
60
特殊作业地段或不安全因素较多地段
2～3
3～5
15
100
成洞地段
用白炽灯时
用日光灯照明时
8～10
20～30
4～5
4～5
4
60
40
竖井内
3
8
60
注：
①在直线段灯头距离采用表中大数，曲线段采用较小数；
②在有水地端应用胶皮电线，工作面附近应用防水灯头；
③按照法定计量单位规定，照明应用“光照度E”，其计量符号为勒克斯（lx）；光通量Ф其计量符号为流明（lm）；本表根据施工技术规范采用灯泡额定功率W。
6成品保护
6.1空压机站应有防水、降温、保温、防雷击设施。
6.2风、水管路使用中应有专人负责检查、养护；冬季应注意管道保温。
6.3对各种电气设备和输电线路应有专人经常进行检查维修，作业时，应参照现行的《电业安全工作规程》的规定办理。
7质量记录
7.1水质鉴定记录
7.2闸阀风压（或水压）强度试验记录
7.3管道安装记录
8安全环保措施
8.1安全措施
8.1.1隧道施工用水及生活用水必须进行化验鉴定，并采取相应的处理和防护措施，合格者才能使用。
8.1.2应遵守电工安全作业规程的有关规定，电工必须持岗位合格证书上岗。
通风机应有备用量，宜为计算分力的50%。
8.1.3线路及接头不许有裸露，要经常检查，发现裸露应立即包扎。
8.1.4各种过电流保护装置不应加大其容量，不能用任何金属丝代替熔丝。
8.1.5电工人员操作时必须戴绝缘手套和穿绝缘胶鞋。
8.1.6在需要触及导电部分时，必须先用测电器检查，确认无电后，才能开始工作，并事先将有关的开关切断封锁，以防误合闸。
8.1.7一起电气设备的金属外壳或构架必须进行妥善接地。
8.1.8易受雷击的电器设备应安装避雷装置。
8.1.9在施工作业区、施工道路、临时设施、办公区和生活区应设置足够的照明。
8.2环境保护措施
8.2.1隧道施工废水及生活污水必须经过处理并设有排放设施，符合要求后排出，不得任意排放，污染环境。
8.2.2凿岩机在钻孔前，必须先送水后送风；放炮后必须进行喷雾、洒水；出渣前应用水淋湿全部石渣和附近岩壁；施工场地道路要经常洒水，以防尘土飞扬，污染空气。
8.2.3照明、动力线路严格按照施工组织设计的施工平面图布置、搭设或埋设整齐。
执笔：
王冬恒
审定：
彭国才
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