隧道突水处理方案

兰新铁路甘青段 LXS-7 标祁连山隧道2#斜井突水处理方案

中铁二十局集团有限公司

兰新铁路甘青段项目经理部

2011年04月1日

第一章祁连山隧道2＃斜井排水和供电方案一、工程概况及施工情况

祁连山隧道2#斜井全长1471m，位于祁连山北坡三叉东沟内，线路纵坡为11%。洞身位于祁连山中高山区，工程地质特征为第四系全新统坡积碎石土；石炭系下统灰岩夹砂岩，砾岩；泥盆系砂岩。该工程于2010年5月1日正式进洞施工，截止2011年3月20日掘进820米,2011年3月20日凌晨1:38时，2#斜井掌子面（X6+60）突发涌水事故，出水点位于掌子面上台阶右侧拱脚部位，呈柱状涌水，喷射状水柱直径约100cm左右，涌水逐渐沿斜井上涌，18:45，水涌出洞外经测定涌水量达到约56000m3/d。经过测定，涌水量在逐渐递减，3月24日，涌水量达到约30200m3/d。

二、永久泵站建设

1、泵站建设原则

建井期间泵站建设按照斜井辅助正洞施工时最大涌水量一次性建设到位。

2、涌水量确定

设计院根据目前的涌水情况，调整2号斜井正常涌水量为70000 m3/d，最大涌水量为90000 m3/d。

3、斜井段水泵选型

①水泵选型依据

水泵：水泵必须有工作、备用，工作水泵的能力，应能在20h

内排出斜井24h的正常涌水量。备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70％，工作和备用水泵的总能力，应能在２０h内排出斜井24h的最大涌水量。

②水泵的选型计算

根据设计院意见，泵站容量按不小于90000方/天设计，共布置5个泵站，斜井井身4个，井底正洞1个（祥见泵站布置图），排水主管道采用5根DN400管（其中备用1根）。

A、抽水设备选取时，流量系数按0.8（高原折减），即Q总=90000/0.8=112500方/天=5625方/时。

B、水泵所需的扬程

ＨＢ＝370*11.2%*（1.15～1.25）＝48～52m

C、水泵选型

经了解国内外最可靠的水泵品牌有：丹麦格兰富、日本荏蒝、上海凯泉、上海东方等。经多方考察比较，本次水泵选型选用性价比最高的上海凯泉水泵，该水泵性能稳定、效率高耐久性好，经济性上是同型号进口水泵价格的1/(8～10)。根据涌水量Q总和排水高度ＨＢ查泵产品目录选取上海凯泉WQ5520-462-300单级泵，额定扬程H e 为50m，额定流量Q E为1040m3/h，功率220kw；

工作泵台数：ｎ１≥Ｑ总／ＱＥ＝5.4 取ｎ１=6台

备用泵台数：ｎ２＝0.7ｎ１=3.8 取ｎ２=4台

4、水泵配置

2号斜井水泵配置表

三、2#斜井考虑排水时的供电方案

1、排水负荷统计表：

2、可能最大同时使用负荷计算：

斜井排水时最大同时使用负荷为不考虑备用水泵，按最大涌水量配置的在运行水泵的总功率S。

此时每泵站均有6台水泵工作，移动泵有28台工作，照明供电正常使用。

S=6*5台水泵+28台移动泵+生活照明/2

=30*220+28*37+100/2

=7680KW

3、变压器选择：

变压器容量按可能最大同时使用负荷S的1.2-1.25倍考虑，变压器的要求容量为 1.2*7680=9216KVA。现场有800KVA和500KVA两台变压器，合计容量1300KVA，变压器容量缺口为：7916KVA。

在斜井仅考虑排水情况下，输配电设备见下表配置：

a.在斜井洞内前500-600米施工，全部洞外低压供电；1#泵站采用洞外低压供电。

b.在斜井洞内500-600以后的施工中，根据泵站水泵的配备数量，在进洞高压电缆上安装4台1600KVA的箱变用于2、3、4、5号泵站排水，安装1000KVA 的箱变用于移动泵的排水。

c.斜井平导与出口平导贯通后，排水由平导向出口方向自流排水，此时斜井泵站失去排水功能，斜井洞口大型变压器可供空压机进洞使用，并为正洞、平导及各横通道所有施工用电提供动力。

5、斜井备用应急电源的选择：

斜井泵站设备用电为施工期间的重要负荷，中断供电会造成斜井因抽水不畅而发生再次淹井事故，为保障祁连山2#斜井有安全可靠的施工电源，在斜井泵站供电方面需配备可靠的二路应急电源。

经现场考察可供选择的二路应急电源有：

A、在斜井井口集中配备足够多的柴油发电机组发电，通过发电机专用并网柜升压至10KV作为斜井泵站的应急电源。正常时由35KV电力线路做为主电源供电，当主供电电源失电时，由柴油发电机组通过升压变压器供电。

按该方案设计需增加500KW发电机组的数量：7680KW/500KW/0.8=19.2台，取整即20台。大约需要资金为：20*47.5=950万元（此费用不含发电机并网柜）。如此大量的发电机组需至2011年5月后才能采购到位。

该方案一次性投入设备较多，技术复杂，资金占用量大且受设备采购期及供

货时间的制约，受设备影响供电稳定性较差。但在附近无其他可用的电力线路时，是唯一的备用应急电源选择方案。

B、双回路供电

考察斜井附近的可供使用的35KV电力线路，使用架空线或高压电缆敷设只斜井井口，通过高压倒顺开关为斜井提供应急电源。正常时由35KV电力线路做为主电源供电，当主供电电源失电时，人工用高压倒顺开关进行两路电力线路的切换，从而实现斜井的不间断供电。

经现场实地考察，祁连山隧道与引硫济金冷龙岭隧道并行，冷龙岭隧道进口距最近的35KV电力线路约2.5公里，冷龙岭隧道出口距最近的35KV电力线路约2.5公里，冷龙岭隧道长约9公里。祁连山隧道进口处35KV电力线路为120平方铝芯线导线，容许承载14548KVA的用电容量，对于祁连山进口工区有足够的富裕，可提供给出口双回路供电。经预算该方案的费用约需300万的资金，施工周期不超过20天。经与发电机组方案进行比较，该方案供电稳定，施工速度快，能最快的解决备用应急电源问题，经济性上与时间上都有非常明显的优势。因此计划选用90平方35KV高压电缆穿过冷龙岭隧道引至祁连山隧道出口，在出口与原35KV供电线路经高压倒顺开关为2#斜井提供双回路电源，从而解决2#斜井备用应急电源。该方案已经得到供电部门认可，同时得到了冷龙岭隧道产权所有单位的同意，其技术上可行，经济上节约，时间上速度最快。因此采用双回路供电方案可实现斜井的不间断供电，足以保障斜井泵站设备的正常运转。