盾构施工临水临电方案.docx
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盾构施工临水临电方案
一、工程概况
施工区间为麓山站~1#风井，始发井设置在麓山站。
盾构施工顺序为麓山站~1#风井,线路全长4500m。
麓山站～1#风井区间最小平面曲线半径为1200m，最大纵坡为27‰，隧道顶埋深~。
区间盾构左线隧道起止里程ZCK17+~ZCK22+，隧道长（含链长），右线隧道起止里程YCK17+~YCK22+，隧道长（含链长）。
二、水文地质情况
1.地表水
区间隧道YCK17+850～YCK18+050段与岷江相交，交角约47°，岷江宽约40m，勘察期间（2015年9月底）水深约，流向西南。
水流以受人为控制，该河常年流水，水量受上游来水及降水补给，自东向西泾流，排泄方式以向下游泾流为主，蒸发、下渗为辅。
2.地下水的赋存及类型
根据成都区域水文地质资料及地下水的赋存条件，地下水主要有三种类型：
一是赋存于填土层的上层滞水，二是第四系砂卵石层的孔隙水，三是基岩裂隙水。
1）上层滞水
上层滞水呈透镜体状分布于地表，赋存于地表填土层，大气降水和附近居民的生活用水为其主要补给源。
水量变化大，且不稳定。
2）第四系孔隙水
拟建场地内砂卵石层较厚，且成层状分布，其间赋存有大量的孔隙水，其为潜水，水量、水位较稳定，在卵石土层中大气降水和区域地表水为其主要补给源。
3）基岩裂隙水
拟建场地下伏基岩为白垩系灌口组紫红色泥岩，基岩裂隙较发育，地下水的流动，将所含石膏溶蚀，并顺溶蚀孔或裂隙形成网络状的风化带溶蚀孔和溶隙，为地下水的补给、储集、径流创造了良好的通道和空间，形成风化带含水层。
但由于泥岩质软，裂隙多为微张或闭合状，且溶孔溶隙的发育深度受地下水动力条件的限制，当深度较大时，溶蚀孔洞减少，溶隙也减少，含水量下降。
该含水层地下水富集规律性较差，在一定条件下，某些地方可形成富水块段。
根据相关水文地质资料，渗透系数K一般为～d，平均为d，与上部卵石含水层相比，属于弱透水层或不透水的隔水层，可视为相对隔水底板
3.地下水的补给、径流、排泄及动态特征
1）地下水的补给、径流、排泄
成都市充沛的降雨量（多年平均降雨量947mm，年降雨日达140天），构成了地下水的重要补给源之一，还主要接受NW方向的地下水侧向径流补给。
成都地区地下水总的流向为北西向南东。
2）地下水的动态特征
拟建区间内地下水具有埋藏浅，季节性变化明显，水位线起伏较小的特点。
根据区域水文地质资料，成都地区丰水期一般出现在7、8、9月份，枯水期12、1、2月份，以8月份地下水位埋深最浅，其余月份为平水期。
根据本阶段勘察，该场地范围内地下水静止水位埋深约为～。
据四川省地矿厅环境地质监测总站对成都市地下水动态长期观测资料，在天然生态状况下，丰水期地下水位正常埋深约为3m，地下水位年变幅约为～。
4.水化学特征
1）水质类型
据本阶段及搜集临近工程室内试验成果，本地区地下水水质类型主要为HCO3-·Cl-－Ca2+型、—Ca2+.Mg2+型；PH值，矿化度l。
2）水的腐蚀性
（1）地下水
根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版），按Ⅱ类环境类型及B类地层渗透性判定，地下水对混凝土结构及钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性见下表:
地下水腐蚀性一览表
钻孔编号
水源类别
水质类型
技术评价
按《岩土工程勘察规范》GB50021-2001（2009版）判定
按Ⅱ类环境
在B类条件下
对钢筋混凝土结构中钢筋
SO42-
Mg2+
OH-
总矿化度
pH值
侵蚀性CO2
HCO3-
结论
对混凝土结构腐蚀等级为
M18-CB-48-SH-1
钻孔水
HCO3-——Ca2+.Na+型
微
微
微
微
微
/
/
微
微
此外，灌口组泥岩含石膏、钙芒硝，岩石可能有SO42-腐蚀，施工阶段应加强水质化验，查明地下水对砼、钢筋、钢结构的腐蚀性。
3）土的腐蚀性
据代表性地基土的腐蚀性试验结果，区内地基土对混凝土结构微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋微腐蚀性，对钢结构微腐蚀性。
施工中仍应加强地基土取样分析、复查其腐蚀性工作。
土的腐蚀性评价列下表：
土的腐蚀性评价表
评价指标
评价项目
指标试验值或计算值
标准值
有无
腐蚀性
腐蚀
等级
土对混凝土结构的腐蚀性评价
（SO42-）硫酸盐含量（mg/kg）：
微
/
（Mg2+）镁盐含量（mg/kg）：
微
/
PH值：
微
/
土对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性评价
（Cl-）含量（mg/kg）:
微
/
土对钢结构的腐蚀性评价
PH值：
微
/
5.岩土层的富水性及渗透系数
本工程范围内地层在垂直剖面上，自上而下为人工填土，粉质黏土，砂层，卵石层，基岩全、强、中、微风化。
主要岩土层的渗透性参数参照《城市轨道交通岩土工程勘察规范》（GB50307-2012）条文表7、《工程地质手册》（第四版）、室内试验成果后，综合确定水文参数。
区间主要岩土层特性及水文地质参数详见下表：
岩土层的工程特征及水文特征统计表
层号
名称
工程特征
水文特征
渗透系数（m/d）
试验值
经验值
建议值
<2-2>
黏土
褐黄色，褐色，可塑～硬塑状。
水量小，富水差，透水能力微。
～
层号
名称
工程特征
水文特征
渗透系数（m/d）
试验值
经验值
建议值
<2-2>
黏土
褐黄色，褐色，可塑～硬塑状。
水量小，富水差，透水能力微。
～
<2-3>
粉质黏土
褐黄色，可塑～硬塑状，局部含少量粉粒
水量小，富水差，透水能力弱。
～
<2-4>
粉土
灰黄色，稍密，局部夹粉、细砂。
水量小，富水差，透水能力弱。
～
<2-5>
粉细砂
灰、灰褐色，潮湿～饱和，松散，局部含黏粒
水量一般，富水性中等，透水能力中等。
～
<3-4>
粉细砂
灰、灰褐色，潮湿～饱和，松散，局部夹薄层中砂。
水量一般，富水性中等，透水能力中等。
～
<3-5>
中砂
灰黄色、灰色，饱和，中密。
水量一般，富水性中等，透水能力强。
～
<3-8>
卵石土
灰黄～黄褐色，密实，潮湿～饱和。
水量一般，富水性中等，透水能力强。
～
20
<5-1>
泥岩
紫红色，岩质较硬，含少量砂质，风化裂隙较发育，裂隙面充填灰绿色黏土矿物，锤击声半哑～较脆。
岩芯多呈短柱状，少量长柱状。
水量小，富水差，透水能力微。
～
<5-2>
砂岩
紫红色，细粒结构，薄-中厚层状，
少量呈饼状、块状，岩质较硬，敲击声脆
水量小，富水差，透水能力微。
～
6.抗浮水位的确定
本区间结构部分位于饱水的卵石含水层中，在设计、施工及使用中，必须重视地下水的水压力及浮托作用的影响。
根据地下水位的高度进行区间结构抗浮验算，不满足抗浮要求时须采取抗浮措施（如抗拔桩、抗浮锚杆等）。
根据地铁1号线火车南站资料结合钻探以及四川省地矿厅环境地质监测总站对成都市地下水动态长期观测资料，在天然生态状况下，丰水期地下水位正常埋深约为3m，历史最高水位埋深约为；地下水位年变幅约为1～。
建议抗浮水位埋深采用2m，标高采用～。
三、编制依据
1、《电力工程电缆设计规范》GB50217－94
2、《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）
3、《建筑电气规范》GB50055
4、《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）
5、《电线电缆及其附件实用手册》
6、《建筑施工手册》
7、《电线电缆及其附件实用手册》
8、《建筑工程施工现场供用电安全规范》（GB50194-93）；
9、《低压配电设计规范》（GB50054-95）；
10、《供配电系统设计规范》（GB50052-95）；
11、《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93）；
四、施工用水总体说明
建筑工地水源的选择，车站四周设有降水井，井中地下水满足施工要求，故此处水源为降水井的地下水和市政供水。
进行施工现场水管网的铺设时，铺设原则是在保证不间断供水的情况下，管道铺设越短越好，同时还考虑到在施工期间各段管网具有移动的可能性。
本工程铺设类型采用树枝状和环形管网相结合铺设。
现场只考虑施工临时用水、生活用水。
不考虑水头损失的计算，因水头损失的计算目的在于确定水泵的扬程。
为确保施工用水，必须预先做好水资源调查，了解施工现场周围自来水管道的布置、走向、管径、埋设深度及自来水压力等情况。
1.循环水系统
盾构机始发时使用降水井供水和市政供水管供水，引自底板循环水池，作为盾构机内循环用水和施工用水的水源。
循环水池的水经多级泵输送到循环水管，从多级泵出口铺设水管引到隧道内的进水管，进水管通过盾构机的循环水系统，提供冷却、台车用水、土仓加水等一切隧道内的施工用水，循环水通过隧道内铺设的回水管送到冷却塔冷却，冷却完的水进入循环水池继续水系统的循环。
循环水系统中必须保证水压和供水量，这对施工也是一个重要的因素。
2.污水系统
为确保盾构施工的顺利进行，隧道内的污水必须及时有效地抽出洞外。
在盾构机尾处用气动隔膜泵可以把水抽到台车上的污水箱里，污水箱里的水再通过水泵抽出洞外，其中在隧道掘至最低点时，还要在最低点处安一台污水泵，把最低点的积水及时抽出洞外，在洞外用污水池来沉淀污水，污水池位于底板，左右盾构井之间位置，沉淀的污水用潜水泵抽到地面处理。
这就是大概的污水系统，污水在隧道施工中也是一个很重要的部分。
3.地面施工用水
盾构机始发掘进后，地面场地需用水的地方包括：
制浆站、管片堆场、机修房、洗车槽、生活办公，水源同样是由降水井与市政水管共同提供。
施工总体用水示意图及施工用水系统图如下所示：
图总体用水示意图
图施工用水系统图
五、用水量的确定
循环水池位于中板，在车站配线段靠近始发端头处，用钢板焊接成水箱，长9米、宽米、高2米，左右线各布置1个，总容积为162m3。
单条区间总长约4500m，，在这个区间范围内两条线共需DN100mm*6m的循环水管约1500根，每根水管蓄水量为，总蓄水量为，两条线是。
每环掘进用水量：
冲洗管片、冲洗盾尾、冲洗台车、二次注浆、注浆洗泵用水，以及其他临时突发用水等，掘进一环大概用水量为，两条线每天按总共30环掘进量计算，总工需用水54m3，故循环水池蓄水够用。
但是当水池蓄水量到1/3时需及时加水补充，以免影响正常掘进。
地面现场用水需求最大的为制浆站，每环注浆10-12m3，每立方浆液含水50%，即5~6m3，取最大值为6m3，则两条线每天大概需180m3。
其他用水按50m3估算，则每天所需总水量约为284m3。
六、用水保证措施
1、现场供水必须要保证循环水池里的水量，保证水池里水的清洁，否则将
影响水系统的循环，从而影响施工进度。
2、供水管道安装时的焊接由专业焊工进行，对多级泵、冷却塔要加强巡回
检查监护，出故障及时处理，确保施工生产用水的畅通。
3、为确保施工方便和安全，在管网中每隔25~30米装设一个阀门，并在每
次接管时必须保证水管的畅通，接管前用水冲洗水管。
4、工人进行开源节流教育。
5、在接水管时密封圈和螺栓必须按要求连接，如果发现漏水的情况及时解
决。
6、当降水井提供的地下水水量不足时，及时打开市政水管阀门补充，以保
证循环水池里的水量充足。
七、现场临电勘探
现场由业主提供成都地铁盾构工程施工点临时施工用电，其中包括提供2×5500KVA电源及地面2×1000KVA箱式变压器，提供给后配套及现场施工用电，并且与柴油发电机相连，停电时保障隧道通风和照明。
盾构机设备动力为AC600V/380V，控制电压有AC230V，AC24V，DC24V，DC10V由盾构机配套2000KVA+2500KVA变压器和设备配套变压器提供。
八、确定各类线路走向
由业主提供的高压电源进入现场经开关柜引出四条回路，采用TN—C—S系统供电，通盾构机两条，第三、四条通过变压器（2×1000KVA、10KV/）供给连续皮带机、现场设备及办公使用。
施工现场共设4个一级配电箱：
箱变1引出一级箱1、3；箱变2引出一级箱2、4；主要保证为常用负荷供电，每台设备都配置三级开关柜。
由于施工用电需要临时用电，必要时可以从一级箱引出二级或三级临时配电箱。
九、负荷计算
盾构机施工供电包括盾构机供电、后配套设备供电和办公及生活用电三部分。
1、单台盾构机掘进时的用电设备有功计算负荷（Pjs1）
Pjs1＝4300KW
2、单台盾构机掘进时的用电设备视在计算负荷（Sjs1）
Sjs1＝Pjs1/COSΦ取功率因数COSΦ＝
Sjs1＝Pjs1/＝4300/＝
3、盾构施工用电设备
主要用电设备表
序号
设备名称
规格
型号
功率（kw）
数量
总功率（kw）
Kx
COSΦ
TanΦ
1
皮带机
4km
630
2
1260
2
45T龙门吊
45T
220
2
440
3
轴流风机
三级
110
2
220
4
循环水泵
多级
75
2
150
5
冷却塔
11
2
22
6
制浆站
1m3
50
1
50
7
储浆罐
12m3
21
2
42
8
井口搅拌电机
11m3
2
37
9
井口抽水泵
4
30
10
防洪水泵
15
2
30
11
隧道照明
30
2
60
1
12
检修车间
100
1
100
13
办公用电
40
1
40
14
备用电源
60
1
60
合计
2541
十、低压配电负荷计算及配电导线的选择
选择导线截面有以下三种方式，由于盾构机及后配套设备负荷量较大，其主要矛盾在导线的容许电流方面，所以本设计按允许电流选择方式选择配电导线的截面。
1、按机械强度的选择：
导线必须保证不致因一般机械损伤折断，根据GB50217－94移动式电气设备，龙门吊需经常弯移或有较高柔软性要求回路的电缆，应采用橡皮外护层。
2、按允许电流选择：
导线必须能承受负载电流长时间通过所引起的温升。
三相五线制线路上的电流按下式计算
I线=（K*P）/（线cosφ）
二相制线路上的电流按下式计算
I线=P/（U线cosφ）
式中I线-电流值（A）
K-需要系数
P-总容量
U线-电压
cosφ-功率因数
3、按允许电压降选择：
导线上引起的电压降必须在一定限度内。
配电导线截面可用下式计算：
S=（∑P*L/C*ε）%
式中S－导线截面
ε—允许的相对电压降；照明允许电压降为%~5%，电动机电压不超过+5%
C—系数视导线材料而定，线路电压配电方式而定，铜线线路额定电压380V/220V，配电五线，C=77
4、至盾构机导线选择
盾构机导线截面选择因用电距离为4公里、10KV高压送电，所以按允许通过电流选择
I盾＝（）/（线*COSф）
I盾＝（×4300）÷（×10×）＝
查表选至盾构机高压电源电缆为YJV-10KV-3×120+3×50mm2。
5、至皮带机导线选择
单台皮带机运行时的用电设备视在计算负荷（Sjs2）
Sjs2＝Pjs2/COSΦ取功率因数COSΦ＝
Sjs2＝Pjs2/＝630/＝
由于负荷量较大，其主要矛盾在导线的容许电流方面，所以按导线的持续容许电流选择
I皮＝（K×P）/（线×cosφ）
I皮＝（×315）/（××）＝
查表得从箱变至配电柜的电缆为2根YJV-3×95＋2×50mm2。
备注：
每台套皮带机配置2个315kw的电机，2台电机分开接电，上式计算的为1台电机的电流。
6、配电箱一
配电箱三主要供电设备：
45T龙门吊、制浆站、备用电源；
Pjs=K∑（Kd1Pe1+…KdnPen）
Qjs=K∑（Kd1tanфPe1+…KdntanфPen）
Sjs=√Pjs2+Qjs2
Ijs=Sjs／√3*U
K∑d=Pjs／Sjs
Pjs——计算有功功率
Qjs——计算无功功率
Sjs——计算视在功率
Kd——需用系数查《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93）
K∑——同时系数查《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93）
Pe——用电设备额定功率
Ijs——计算电流，根据此值选择电缆截面
tanф——功率因数正切值
根据上式计算得：
用电设备组名称
额定功率Pe
需要系数
功率因数
额定电压
设备相数
视在功率
有功功率
无功功率
计算电流
45T龙门吊
380
三相
制浆站
380
三相
38
84
备用电源
60
380
三相
60
48
36
总负荷:
同时系数:
进线相序:
三相
总功率:
总功率因数:
视在功率:
有功功率:
无功功率:
计算电流:
查表得从箱变至配电箱进线选用YJV-3*120+2*70mm2线，配电箱至45T龙门吊选用YJV-3*95+2*50mm2线，至制浆站、备用电源选用YJV-3*50+2*25mm2。
7、配电箱二
配电箱二主要供电设备：
45T龙门吊、检修车间、办公用电；
用电设备组名称
总功率
需要系数
功率因数
额定电压
设备相数
视在功率
有功功率
无功功率
计算电流
45T龙门吊
380
三相
检修车间
100
380
三相
30
办公用电
40
380
三相
40
32
24
总负荷:
同时系数:
进线相序:
三相
总功率:
总功率因数:
视在功率:
有功功率:
无功功率:
计算电流:
查表得从箱变至配电箱进线选用YJV-3*120+2*70mm2线，配电箱至45T龙门吊选用YJV-3*95+2*50mm2线，至检修车间、办公用电选用YJV-3*25+2*16mm2。
8、配电箱三
配电箱五主要供电设备：
轴流风机、储浆罐、隧道照明；
用电设备组名称
总功率
需要系数
功率因数
额定电压
设备相数
视在功率
有功功率
无功功率
计算电流
轴流风机
220
380
三相
220
176
132
储浆罐
42
380
三相
隧道照明
60
1
380
三相
75
60
45
114
总负荷:
同时系数:
进线相序:
三相
总功率:
总功率因数:
视在功率:
有功功率:
无功功率:
计算电流:
217
查表得从箱变至配电箱进线选用YJV-3*95+2*50mm2线，配电箱至轴流风机选用YJV-3*70+2*35mm2线，至储浆罐、隧道照明选用YJV-3*50+2*25mm2。
9、配电箱四
配电箱五主要供电设备：
循环水泵、冷却塔、井口搅拌电机、井口抽水泵、防洪水泵；
用电设备组名称
总功率
需要系数
功率因数
额定电压
设备相数
视在功率
有功功率
无功功率
计算电流
循环水泵
150
380
三相
150
120
90
冷却塔
井口搅拌电机
22
37
380
380
三相
三相
22
井口抽水泵
30
380
三相
18
防洪水泵
30
380
三相
15
总负荷:
同时系数:
进线相序:
三相
总功率:
总功率因数:
视在功率:
有功功率:
135
无功功率:
计算电流:
查表得从箱变至配电箱进线选用YJV-3*95+2*50mm2线，配电箱至循环水泵选用YJV-3*70+2*35mm2线，至冷却塔、井口搅拌电机、井口抽水泵、防洪水泵选用YJV-3*16+2*10mm2。
12、电气平面图（附后）
13、电气系统图（附后）
十一、电气设备选择
1、箱式变电站容量确定
箱式变电站输入电压10KV，输出电压400V/230V。
箱式变电站容量为盾构施工配套设备及现场施工生活用电视在计算负荷。
箱式变电站容量为：
P3＝Sjs3
P3＝
选箱式变电站容量为1000KVA*2
2、盾构机变压器容量确定
盾构机掘进时同时工作的设备最多，此时设备使用系数最大。
盾构机变压器容量为盾构机掘进时的用电设备视在计算负荷。
盾构机变压器容量为：
P4＝Sjs1＝+=KVA
盾构机配备2台5500KVA变压器。
3、高压配电站容量确定
高压配电站容量为整个施工现场所有配电容量之和，它包含箱式变电站容量和盾构机变压器容量，其数值为：
P＝P3＋P4
P＝2×1000KVA＋2×5500KVA＝13000KVA
4、高压配电站配电屏规格确定
配电屏的规格根据输入、输出容量和电压确定，盾构机施工现场供电电源电压为10KV，所以输入屏、输出屏的电压等级为10KV；输入屏容量为P即13000KVA（2×5500KVA+2×1000KVA）；至盾构机的输出屏容量为P2即5500KVA（2×5500KVA）;至箱式变电站的输出屏容量为P1即1000KVA（2×1000KVA）。
5、高压配电站配电屏数量
因采取单回路供电，一面输入屏、一面计量屏，两面箱变输出屏，两面盾构输出屏。
十二、备用电源
盾构机属于二级负荷，停电对生产造成损失较大，况且隧道施工安全型要求高，故盾构机10KV电源应由两回路线路供电。
对于隧道照明和通风等设备，则用自备柴油发电机保障停电时的正常供电。
十三、接地与防雷
1、箱变基础下、门吊轨线附近、皮带机机架下、粉煤灰罐基础下均应用∠50×5长2米的角钢或Ф40长2米的钢管埋入地下,再用10×4的扁钢通过电焊互相连接作为接地装置。
要求箱变接地电阻值不大于10欧姆，门吊和粉煤灰罐接地电阻值不大于4欧姆。
2、箱变基础角钢与接地装置用10×4的扁钢可靠焊接，箱变基础角钢与箱变金属构架用BV25mm2的黄/绿双色线可靠连接。
3、门吊的钢轨连接夹板两端用接地线互相连接，两条轨道用接地线跨接后，再用BV16mm2黄/绿双色线与接地装置可靠接地。
4、粉煤灰罐用10×4的扁钢或Ф14钢筋与接地装置牢固焊接。
5、门吊、粉煤灰罐均安装避雷针，利用各自的金属结构体作为接地装置连接，作为避雷装置；箱式高压配电站和
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