电伴热融冰保温技术在祁连山隧道中的应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 电伴热融冰保温技术在祁连山隧道 中的应用 摘要：兰新客专祁连山隧道地处 高原，高寒缺氧，山体含水量大，为解 决冬季侧沟结冰病害，在隧道两侧侧沟 内布置了电伴热丝。电伴热系统电源动 力采用单独箱变供应，部分电伴热系统 安装为天窗点施工。祁连山隧道是全线 第一个使用电伴热系统隧，使用效果好， 可为其他高寒隧道的施工提供借鉴。 中国论文网 /8/view-12927015.htm 关键词：祁连山隧道 电伴热 结 冰 天窗点 Application of electric heating ice melting technology in the Qilian Mountain tunnel -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 Yang jinfeng （No.6 engineering corporation limited of CR20G ，Xi，an Shanxi 710032， China） Abstract： Qilian Mountain tunnel 0f Lanzhou 一 xininjiang High -peed Railway is located in the plateau， cold and hypoxia， mountain water content， iin order to solve the winter side ditch icing disease， in both sides of the tunnel side of the trench arranged electric heating wire. The power supply of the electric heating system is supplied by a separate box， and the part of the electric heating system is installed as a skylight point.Qilian Mountain tunnel is the first use of electric heating system tunnel， the use of good results for other alpine tunnels to provide reference for the construction. Key words： Qilian Mountain tunnel；electric heating； freeze ；skylight -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 1.电伴热融冰系统应用的提出 兰新第二双线祁连山隧道地处祁 连山中高山区，位于青海省门源回族自 治县硫磺沟至甘肃省民乐县小平羌沟间， 平均海拔 35004300m，最高海拔为 4345m，为兰新第二双线穿越祁连山脉 的主越岭隧道。祁连山隧道施工区域年 平均气温 1.8，极端最低气温-31.5， 土壤最大冻结深度 2.3m，全年中 10 个 月有降雨降雪记录，祁连山隧道施工中 最大涌水量达 10.98 万 m 3/d1。在冰 冻期，隧道出口侧 2.5KM 范围内侧沟 内流水会结冰上涌，造成水泥w 板和 聚氨酯保温块连体冻结，积水上泛出盖 板面并涌向侧壁及道床板与侧沟间。此 时侧沟无法发挥排水功能，若不及时组 织人工除冰，结冰会继续发展，侵入限 界影响行车。严重的话会造成接触网连 电，冰漫道床板及钢轨，损坏钢轨及行 车设备，给行车安全带来重大危害1。 遵循沟内排水“ 引+排” 的原则2，在隧 道内加装了电伴热融冰系统，该系统彻 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 底解决侧沟大面积结冰的问题，保证了 侧沟排水的通畅。 2.电伴热融冰系统在祁连山隧道 的具体应用 2.1 整体布置情况 隧道起讫里程为 DK335+660DK345+150，进口端高程 3572.3m，出口端高程 3382.3m，隧道 出口方向侧沟内流水顺坡而下，因侧沟 流水量大，在侧沟内每间隔 200m 设置 了泄水眼，沟内流水引致泄水洞后流出 洞外。根据现场结冰情况及既有电力配 置，出口侧沿洞口至洞内布置了 2.5km 长的伴热融冰区，按要求在每侧的侧沟 底部铺设了 2 根电伴热电缆，共计 5000m。伴热电缆采用美国滨特尔公司 的 raychem 缆，型号为 GM-2X（参数 见表 1） 。该伴热缆为非恒定功率发热， 可根据沟内温度及冰水情况自动调整输 出负荷，极大的节约了电能。兰新第二 双线于 2014 年 12 月 24 日正式开通运 营，洞口 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 DK344+155DK345+155（1=1000m） 区段内电伴热融冰系统于联调联试期间 布置完成，运营期间，根据现场监控及 工务段联合排查发现 DK342+655DK345+155（1=1500m） 段侧沟内有 5-15cm 厚结冰，局部区段 结冰已涌出水泥盖板，为彻底解决侧沟 病害，在该区段又增设了伴热电缆。 2.2 伴热电缆的敷设 排水沟宽度为 40cm，采用 2 根 伴热电缆，伴热电缆间距为 15cm。因 侧沟内常年有流水冲刷，为了保证伴热 电缆的稳固，电缆采用安装卡来固定。 电伴热电缆敷设前分段对两侧水沟电缆 槽底部铺设了 5-8cm 厚 M10 防水砂浆， 以达到封闭施工缝及底部找平的目的； 待水沟清理及铺底完毕后，人工展放发 热电缆。电缆展放完毕后，每 1m 安装 一个固定卡子将电缆顺直固定，并用射 钉枪将固定卡平整钉于沟槽底部。 2.3 供电箱变的配置 考虑利用既有设备，前期 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 DK344+155DK345+155（1=1000m） 范围内的伴热系统由供电单位施工的位 于隧道出口侧的 2 座 160KVA 箱式变电 站供电， DK342+655DK345+155（1=1500m） 范围内的的 250KVA 供电箱变为后期单 独施工，箱变位于 DK343+628 处平导 恒通道内，由相邻的小平羌隧道引出 1 路 10KV 电源后通电，配电线路为从 250KVA 箱式变电站馈出四回路 220V 低压预分支电缆，向两侧隧道进出口方 约 12km 两侧悬挂架设，下行线进出 口方向预分支电缆为过轨后悬挂架设。 2.4 低压预分支电缆的敷设 配电选用 WDZNYJY23-0.6/1KV 4*95+1*50 型电缆，隧道出口两侧 1km 范围内预分支电缆分别从上下行侧 160KVA 箱式变电站馈出，沿既有电力 电缆槽敷设，出电缆沟槽时，需在沟槽 上凿口，电缆穿钢管保护后过凿口至配 电箱，配电箱安装于洞内综合洞室。后 1500m 电伴热低压预分支电缆由平导内 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 250KVA 箱式变电站馈出四回路，沿隧 道洞壁挂设至低压配电箱，预分支电缆 安装高度在隧道照明电缆下方 200mm。预分支缆挂设每隔 0.8m 设 置一套电缆挂架进行固定（电缆挂架采 用 10的膨胀螺栓固定） ，低压配电箱 每 120m 设置一个。 2.5 控制回路 伴热电缆终端设置专用的电源电 线盒，通过 WDZNYJY23-0.6/1KV 5*16 型电缆与配电箱连接。洞口 600m 段采用自动控制（可实现自动手动切换） ，其余 1900m 采用人工控制。自动控制 区段在配电箱内安装温控器，当温度传 感器探测到温度低于 0并且湿度传感 器同时感应到沟内有水时，伴热电缆才 会通电，人工控制部分需在冬季冰冻期 安排专人分段开启。 3.效果及优势 经现场观察，隧道出口段 1km 内 安装电伴热后沟槽内没有出现结冰现象， 水流通畅。而距洞口更远一些的区段倒 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 出现了结冰上涌现象，证明电伴热效果 良好，较大的保证了运营的安全性。对 比传统的人工除冰及沟槽安装保温块保 温方式，电伴热具有如下优势： （1）节省保温材料，节省人力 成本，利于环境保护。 （2）电伴热装置简单、发热均 匀、控温准确，能进行远控，遥控，实 现自动化管理。 （3）使用寿命长，使用过程中 运营维修成本低，月耗电量计算如下： W=KPT=0.4（1000+1500） 2233w/m720h=95040Kw h 其中 W 为总耗电量； K 为电伴 热丝的使用系数，考虑到现场实际大多 数区段为手动控制，分区开启模式，加 之当沟槽内温度达到维持温度上限时， 电伴热的发热量将逐渐减少，输出功率 亦随之下降，从而电伴热电缆的耗电量 一般达不到其额定功率，K 取值为 0.4；T 为月用电时间。电价若按 0.60 元/Kw.h 计算，电伴热融冰系统正常开 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 启时间为 5 个月，则每年正常耗电费用 为：285120 元。 表二 电伴热系统安装主要材料 清单 4.存在的问题 1.因前期设计时没有考虑到电伴 热融冰系统，致使洞口箱变容量设计不 足，进行了二次增容施工。2.洞内后增 电伴热是在兰新客专开通运营后施工安 装，属于营业线施工，须报铁路运营监 管单位审批配合，且必须采用天窗点施 工，这样就增加了施工成本和难度，同 时施工过程中存在较大的安全隐患。3. 电伴热融冰系统初期投入成本高，且属 于一次性投入。主要材料附件价格高 （见附表 2） 。 5.结语 随着交通事业的快速发展，我国 北方严寒地区出现了大量的交通隧道。 调查资料显示，目前己经开通运营的寒 区交通隧道中，有 80%以上都存在各种 各样的冻害现象。隧道内排水沟的冻害 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅