隧道冷源施工方案设计

隧道冷源系统施工方案设计一、施工前准备1.1技术准备组织技术团队进行现场勘查，明确隧道地质条件、埋深、长度及周边环境等关键参数，重点分析原始岩温分布特征，通过地质雷达探测确定高岩温区段位置及范围。结合设计图纸编制冷源系统专项施工方案，包含制冷负荷计算书、设备选型清单及管道布置图，组织专家进行方案评审。对施工人员开展专项技术培训，内容涵盖制冷设备操作规程、管道焊接工艺及热害应急处理措施，考核合格后方可上岗。1.2现场准备根据隧道断面尺寸及施工进度计划，在距掌子面2公里范围内选择合适位置（优先利用错车道扩大断面）布置制冷站，场地需平整硬化并设置排水沟。安装临时供电系统，配置315KVA柴油发电机作为备用电源，确保制冷设备持续运行。搭建材料仓库及设备检修棚，对进场的制冷机组、空冷器等设备进行开箱验收，检查设备型号、技术参数及密封性能，对管道、阀门等材料进行压力试验和防腐处理。1.3资源配置组建专业施工班组，包括制冷工程师2名、管道工8名、电工3名及普工15名，实行三班制作业。配备套丝机、氩弧焊机、打压泵等专业工具，以及红外线测温仪、风速计等检测设备。材料采购遵循"就近原则"，制冷剂选用R134a环保型冷媒，载冷剂采用质量分数25%的乙二醇水溶液，提前储备不少于3天用量的应急物资。二、冷源系统设计2.1制冷负荷计算采用热平衡法计算制冷需求，考虑原始岩温传热、机械设备散热、爆破热及人体散热等因素。计算公式如下：Q总=Q岩+Q机+Q爆+Q人其中：Q岩=K·A·(T岩-T设)，K为围岩传热系数，A为暴露面积，T岩为实测岩温，T设为设计温度28℃Q机=Σ(P·η·t)，P为设备功率，η为散热系数，t为工作时间Q爆=q·V，q为炸药单位放热量，V为单循环炸药用量Q人=n·q人，n为作业人数，q人为人体散热量100W/人经计算，本工程最大制冷负荷为850kW，选用3台300kW模块化螺杆式制冷机组（两用一备）。2.2系统布置采用洞内集中式制冷方案，系统由以下部分组成：制冷站：设置在DK12+300处，安装制冷机组、冷却塔及循环水泵，采用防爆型配电柜控制载冷系统：主管选用DN150无缝钢管，沿隧道侧壁安装，支管用DN80镀锌钢管接至空冷器空冷系统：在距掌子面50m处安装4台JKT-70型表面式空冷器，通过风筒与压入式通风机串联控制系统：采用PLC智能控制，实时监测温度、压力、流量等参数，实现自动启停和负荷调节2.3设备选型设备名称型号规格数量主要参数螺杆式制冷机组LSLG3003台制冷量300kW，COP=4.2，电源380V/50Hz空冷器JKT-704台换热量200kW/台，风量25000m³/h冷却塔NTL-5002台冷却水量500m³/h，风机功率15kW循环水泵ISG200-3154台流量200m³/h，扬程32m，功率30kW载冷剂储罐5m³1个材质Q235-B，工作压力0.6MPa三、施工方法3.1制冷站施工测量放线后进行设备基础浇筑，采用C30混凝土，基础表面预埋槽钢轨道，平整度误差≤2mm/m。设备安装遵循"先主机后辅机"原则，制冷机组吊装使用5t手拉葫芦，水平度偏差控制在1‰以内。管道连接采用氩弧焊打底+电弧焊盖面工艺，焊口进行100%无损检测。系统安装完成后进行气密性试验，试验压力1.6MPa，保压24小时压降≤0.05MPa。3.2管道工程管道安装前进行喷砂除锈，外刷两遍环氧煤沥青防腐漆。主管采用"U"型卡固定在预埋支架上，支架间距3m，伸缩节设置间距50m。阀门安装时注意流向标识，压力表、温度计安装在便于观察位置。系统冲洗分三个阶段：清水冲洗→酸洗钝化→脱脂处理，冲洗流速不小于1.5m/s，直至出口水质与入口一致。3.3空冷器安装空冷器采用可移动支架固定，底部安装万向轮便于随掌子面前移。与风筒连接采用帆布软接，长度300mm，确保密封不漏风。感温探头安装在空冷器出口1m处，信号线缆穿镀锌钢管保护。每台空冷器配置独立控制箱，实现单台启停和风量调节。3.4系统调试分阶段进行调试：单机试运转：检查设备转向、振动、噪声，轴承温升≤40℃联动试车：模拟负载运行，测试各联锁保护功能性能测试：在不同负荷下测定制冷量、耗电量及降温效果连续运行：满负荷试运行72小时，记录参数变化，确保各项指标达标四、施工监测与控制4.1温度监测在隧道内设置三级测温点：掌子面测温点：每50m布置1个，监测环境温度空冷器进出口：安装温度传感器，监测降温效果制冷站：监测制冷剂蒸发温度、冷凝温度及载冷剂进出温度数据通过无线传输至监控中心，当温度超过30℃时自动启动备用机组，超过32℃时发出声光报警并启动应急降温措施。4.2压力控制制冷系统设置多级压力保护：压缩机排气压力过高保护（≥1.8MPa停机）吸气压力过低保护（≤0.2MPa停机）油压差保护（≤0.15MPa停机）载冷剂系统设置安全阀，开启压力1.0MPa每日记录压力变化曲线，分析系统运行状态，及时排查泄漏隐患。4.3风量调节根据掌子面温度变化动态调整通风量，当温度≤26℃时，空冷器风机运行频率40Hz；26-28℃时，50Hz；超过28℃时，60Hz（满负荷）。每月进行风量标定，确保工作面风量不小于3m³/min·人。五、安全与环保措施5.1安全防护制冷站设置防爆墙与隧道隔离，配备4台MFZ/ABC8型干粉灭火器及消防沙池。设备金属外壳可靠接地，接地电阻≤4Ω。进入制冷站必须佩戴防毒面具，严禁携带火种，设置"高压危险"、"注意通风"等警示标识。制定制冷剂泄漏应急预案，每季度组织演练，应急物资包括中和剂、吸附棉及急救设备。5.2环境保护制冷剂回收采用专用设备，回收率≥95%，废弃润滑油交由有资质单位处理。冷却塔排水经三级沉淀后回用，不外排。施工噪声控制在昼间≤70dB、夜间≤55dB，采取设备减振、隔声屏障等措施。隧道内废气通过回风系统排出，在洞口设置粉尘净化装置，排放浓度≤10mg/m³。5.3职业健康为作业人员配备防热服、护目镜及清凉饮料，每2小时轮换作业。在空冷器附近设置休息区，温度控制在25℃左右。定期检测空气中CO、CO₂浓度，确保CO≤24ppm，CO₂≤0.5%。每年组织接触制冷剂人员进行职业健康体检，建立健康档案。六、质量验收标准6.1分项工程验收管道工程：焊口无损检测合格率100%，管道坡度符合设计要求（0.3%），压力试验无渗漏设备安装：水平度偏差≤0.1mm/m，垂直度偏差≤0.5mm/m，减震装置符合规范要求电气安装：绝缘电阻≥1MΩ，接地系统符合设计要求，控制回路动作准确可靠6.2系统性能验收降温效果：掌子面温度≤28℃，温度梯度≤2℃/100m能耗指标：单位制冷量耗电量≤0.25kW·h/kW稳定性：连续运行30天无故障，平均无故障时间≥800小时噪声：距设备1m处噪声≤85dB6.3验收资料验收时需提交以下资料：施工组织设计及审批文件设备出厂合格证及说明书隐蔽工程验收记录性能测试报告运行维护手册七、应急预案7.1设备故障应急当主制冷机组故障时，备用机组自动投入运行，维修人员需在2小时内到达现场。常见故障处理方法：压缩机不启动：检查电源、控制回路及过载保护制冷量不足：清洗冷凝器、补充制冷剂、检查过滤器异常噪声：检查轴承间隙、紧固地脚螺栓、平衡转子7.2热害应急响应当掌子面温度超过35℃时，立即启动三级应急响应：一级响应（35-37℃）：增加通风量，开启全部空冷器，缩短作业时间二级响应（37-40℃）：停止爆破作业，撤离非必要人员，启用备用冷源三级响应（≥40℃）：全面停工，人员撤离至安全区域，采用液氮临时降温7.3泄漏处理发现制冷剂泄漏时，立即启动以下程序：关闭泄漏点上下游阀门，切断泄漏源开启通风设备，加速气体扩散穿戴防护装备进行泄漏位置查找，采用肥皂水检测漏点小量泄漏用氮气吹扫，大量泄漏用蒸汽中和处理完毕后，对系统进行真空干燥，重新充注制冷剂八、施工组织管理8.1进度计划本工程总工期45天，关键线路如下：施工准备（7天）：含方案审批、材料进场、设备就位管道安装（15天）：主管安装→支管安装→阀门仪表安装设备安装（10天）：制冷机组→冷却塔→空冷器→控制系统调试运行（8天）：单机调试→联动调试→性能测试验收交付（5天）：资料整理→分项验收→系统移交8.2质量管理实行"三检制"质量控制：自检：施工班组对每道工序进行自检，填写自检记录互检：工序交接时进行互检，签署交接验收单专检：质量工程师进行专项检查，关键工序旁站监督建立质量问题追溯制度，对不合格项下发整改通知单，限期整改并复查验证。8.3成本控制采用限额领料