乌鞘岭隧道方案设计及科研简况

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乌鞘岭隧道方案设计及科研简况乌鞘岭隧道方案设计及科研简况（常用版）(可以直接使用，可编辑完整版资料，欢迎下载）铁道第一勘察设计院第一章乌鞘岭隧道方案设计简况一、概述兰新铁路是我国路网主骨架“八纵八横”中陆桥通道的重要组成部分，它纵贯我国东、中、西部地区，是联系东西部的重要纽带，在政治、经济、文化和国际交往等方面具有举足轻重的地位。兰新线兰（州）武（威）段是兰新铁路的组成部分，在陇海铁路宝（鸡）兰（州）段增建二线后，它是亚欧大陆桥连云港至乌鲁木齐间唯一一段单线铁路。随着西部大开发战略的实施，西北地区作为我国的能源、原材料基地，陆桥通道的客货运输快速增加，兰新线兰（州）武（威）段对铁路运输的“瓶颈”制约日显突出，因此尽早尽快建成兰武复线，对发展西部经济、实施西部大开发战略、扩大开放、增强路网功能和作用具有十分重要的意义。兰新铁路兰（州）武（威）段增建第二线线路起于兰州西站，沿黄河二级阶地西行经河口南站跨黄河后溯庄浪河而上，在既有兰武段打柴沟站与龙沟车站之间以特长隧道穿越乌鞘岭后沿龙沟河、古浪河峡谷而下，进入河西走廊与既有线并行引入武威南站，见图1。二、越岭隧道方案乌鞘岭地区南北两坡区域地形、工程地质和水文地质条件十分复杂，岭南庄浪河河谷区，地形宽阔；岭北为古浪河河谷区地形狭窄，隧道经过乌鞘岭－毛毛山中高山区。针对越岭隧道的线路方案，在既有铁路、公路越岭垭口附近大范围内，利用不同限制坡度，不同越岭隧道长度结合两端展线工程进行了多个方案比选，由于既有铁路和公路垭口处于安远构造盆地边缘断层交汇区，地质条件差，确定越岭隧道位置时应尽量远离该垭口，使隧道围岩受构造影响较小，见图2。2.1限坡选择限制坡度是线路的最主要的技术标准，应根据牵引种类、机车类型、相邻路段标准、通过能力、运营费用及沿线地质地形条件等经经济、技术比较综合确定。20‰单绕方案：采用13.35km特长隧道穿过乌鞘岭，争取高程显著，适应地形良好，线路顺直，投资少；但该方案保留300m小半径曲线，提速困难；另因坡度大，采用自动闭塞，造成行车组织、运输管理不便，且与前后整体通道协调性差，远期适应需求能力弱。16‰方案：线路以18.75km特长隧道穿过乌鞘岭，该方案提速效果显著，适应地形，线路较顺直，投资较少，但该方案机车购置费较贵，年运营费支出较大。13‰限坡方案：线路以20.05m特长隧道穿过乌鞘岭后，争取高程显著，但线路适应地形条件差，迂回展线较长，岭北桥隧工程较大，投资较高，但该方案与陆桥通道及兰新铁路全线的技术标准一致，远期适应需求能力强，提速效果好，运营费用低。综上述，各方案各有特点，结合亚欧大陆桥及兰新铁路全线的技术标准，经综合经济、技术分析比较，采用13‰限坡,图2。图2越岭段线路方案平面示意图2.2越岭隧道长度的选择在13‰限坡时，当越岭主隧道长度为15km时岭北地段须以8.32kmΩ形隧道迂回展线克服高差，以适应地形，其线形差，投资较高；32km越岭隧道在沙沟台以后基本穿行在泥岩地层，地质条件差，工期长，投资高；20.05km越岭隧道方案，线路顺直，争取高程显著，引线条件好，可利用既有龙沟车站站位，工程投资较小，综合推荐20.05km越岭隧道方案。2.3两座单线隧道和一座双线隧道的比选双线隧道方案：隧道设计为一座双线隧道，考虑特长隧道，右侧设置贯通的平行导坑，为主隧道探明地质并通过横通道辅助施工，该方案优点是两线同时建成，运营养护工作量较少，平行导坑可作为专门的养护维修通道；缺点主要为本隧道通过断层带长，双线断面跨度大，易出现塌方，施工风险大，运营安全上，当出现火灾或列车颠覆时，两线运营同时中断；且投资较贵。两座单线隧道方案：隧道分左、右两洞，右线隧道先期开通。左线隧道施工前期为平行导坑，为右线隧道探明地质并通过横通道辅助右线隧道施工，然后再扩挖成左线隧道。该方案优点是一管隧道（右线）可提前10个月通车，早日形成运能，单线隧道施工风险低，运营安全效果好，投资较低。综上所述，采用两座单线隧道方案。乌鞘岭特长隧道设计为两座单线隧道，隧道长20050m，基本为直线隧道，线间距为40m；纵坡主要为11‰的下坡，隧道进口高程2663m；出口高程2447m，，隧道洞身最大埋深1100m左右。右线隧道总工期2.5年，左线隧道总工期3.5年。三.地质概况乌鞘岭隧道所经过地层岩性复杂，分布主要受区域断裂构造控制。主要有第四系、第三系、白垩系、三叠系、志留系、奥陶系等，并伴有加里东晚期的侵入,见图3。图3乌鞘岭隧道地质纵断面隧道经过地区褶皱构造和断裂构造发育，断裂构造主要为区域性大断裂，由南向北依次分布：F4、F5、F6、F7断层，其中F7断层为本隧道遇到的最复杂断层，断层走向北西西向，倾向南，倾角70°，前期为逆断层，后期表现为左旋逆走滑断层。断带物质主要由断层泥砾及碎裂岩组成，松散破碎，风化严重。该断层为工程活动性断层，全新世的平均水平滑动速率为2.08～2.5mm/a，平均垂直滑动速率为0.06～0.027mm/a。乌鞘岭隧道洞身通过断层破碎带的长度在1400m左右，围岩软硬不均，存在小褶皱、节理密集带等，因此隧道施工中可能会出现围岩失稳、突然涌水、岩爆、高地温等困难。四、隧道设计4.1隧道方案乌鞘岭隧道分左、右两洞，采用钻爆法施工。右线隧道先期开通。左线隧道施工前期为平行导坑尽早贯通，为右线隧道探明地质并通过横通道辅助右线隧道施工，然后再扩挖成左线隧道。4.2隧道内轮廓设计为马蹄形，道床采用套靴式弹性支承块整体道床结构。根据部提速和通行双层集装箱的要求，考虑接触网结构高度及接触网导线距箱顶高度（高原修正）确定隧道净空高度为7225mm，其轨上净空面积为35.4㎡，满足流线型列车运行速度160km/h的要求。4.3衬砌4.3.1一般衬砌隧道衬砌结构采用复合式衬砌，考虑隧道以软弱围岩为主的地质特点，隧道仰拱部位采用圆角连接，使结构受力合理；4.3.2F7活动性断层地段：由于本地区属地震多发带，具有准周期性，最大震级为7.5级左右，隧道通过工程活动性断层，受构造挤压影响，残余应力较大，结合工程、水文地质，本段按圆形结构断面进行设计，以适应地层条件，每隔25m设一道变形缝，内轮廓直径为8.76m（预留活动性断层预计的百年位移量），为钢筋混凝土衬砌结构，见图4。图4F7活动性断层带衬砌断面示意图（单位mm）图2-2椭圆形断面4.4辅助坑道根据兰武二线2.5年贯通右线隧道的工期要求，对于20km的特长隧道采用长隧短打的方法，结合乌鞘岭特长隧道的洞身地形条件，分别在下雨岭沟、上雨岭沟、芨芨沟、石板沟、大直沟、石头沟、偏岔沟等有条件的沟谷设置辅助坑道，一般无轨运输斜井长度控制在2000m左右，纵坡12%以下；有轨运输斜井长度控制在800m以内，纵坡40%左右；竖井深度控制在600m左右，按此原则在前期方案研究阶段做了多种辅助坑道比选，辅助坑道座数从8-14座，按工期分析，当辅助坑道座数少于14座时，很难达到工期目标。根据对煤矿、冶金部门的建井、生产调查，深竖井被广泛应用，其建井速度40-130m/月不等。经研究认为深竖井在目前的技术条件下，能达到建井迅速，快速生产的要求，故进行了14座辅助坑道，其中竖井座数2-8座的各方案组合研究，最后采用设置13座斜井和1座竖井的施工方案（施工中增加1竖1横，共16个施工辅导）,其中9座斜井采用无轨运输，4座斜井采用有轨运输。由于岭脊地段是控制隧道工期的关键，辅助坑道的布置极困难，故各种辅助坑道应先主攻左线平导，使其超前并提前贯通，使该地段通过增加横通道的方法同时开辟多个工作面进行右线隧道的施工，以达到工期目标要求，见图5。辅助坑道断面设计，要考虑运输方式、设备大小、风水电管路布置以及施工安全要求综合确定。对于平行导坑净空按四轨双道，以及台车的进洞等拟定，净空为尺寸4.8×5.75m（宽×高）；对于无轨运输净空按单车道考虑，净空尺寸4.3×5.0m（宽×高）；有轨运输断面净空按四轨双道，采用6m3侧卸式矿车的外形尺寸，以及台车的进洞等拟定，净空为尺寸4.5×4.5m（宽×高）；对于竖井，根据竖井承担施工长度及需要的出碴能力，结合本竖井使用功能，采用混合井模式设计。考虑施工出碴、进料、生产人员上下等因素，采用井筒直径为5.5m，配1.7m3矿车单层单车双罐笼提升井。图5辅助坑道平面布置示意图4.5防、排水本地区最冷月平均气温-11.9℃，隧道地下水以基岩裂隙水为主，在施工方案上隧道两侧设计有多个辅助坑道等特点，除采用双侧高式水沟、衬砌结构普通防水混凝土（P8）、喷混凝土与模筑混凝土之间设EVA防水板等常规措施外，在两端洞口1000m范围衬砌按防冻抗裂设计；两端洞口侧沟设保温水沟和保温出水口；为调剂隧道内因设辅助坑道造成外侧水沟水量较大的特点，在道床底部设计有内外侧水沟之间分流通道，使两条水沟水量大致相等，以达到优化隧道轨下断面尺寸、减少工程量的目的。对富水的各断层破碎带地段，结合施工方案采用地质超前预报探测前方富水情况，当地下水较大或有涌水涌泥预兆时，采用帷幕注浆或超前注浆的办法堵水并加固地层，达到止水防渗的目的。4.6运营通风根据秦岭隧道科研成果，电气化特长隧道运营通风是必要的，有害气体以粉尘、臭氧、氮氧化物等为主。按纵向挤压理论计算，充分利用列车活塞效应，并考虑自然风和高原效应的的影响，在顺风和无风的条件下，左右线隧道利用活塞风换气，可不考虑机械通风；在逆风条件下，须进行机械通风，根据现场自然条件及行车情况确定每天的通风次数及通风时间，每天隧道应换气1～2次。在火灾状态下，隧道内机械风速应大于或等于临界风速（按美国矿业局公式计算V=2.22m/s），以防止热烟气流回流。根据乌鞘岭隧道的施工特点，先后进行了以下运营通风方案的比较：方案一：纵向诱导式通风方式，采用SLFJ-112型射流风机，右线隧道布置在武威南端洞口段，左线隧道布置在兰州端洞口段，采用壁龛式悬挂方案，左右线风机台数均为30台，总功率分别为900kw，本方案维修管理方便，设备费用低，土建费用低（590万），通风机所耗总功率大（1800Kw），运营费用高，图6。图6隧道运营通风方案示意图（方案一）Fig.6Schemeofventilationinserviceperiod(Option1)方案二：左线隧道采用全纵向射流诱导式通风，与方案一左线隧道通风方案完全相同。右线隧道利用三号竖井采用轴流风机及射流风机压出式通风：如图7所示，在三号竖井内设轴流风机向外压风，由于三号竖井距兰州端洞口5.28Km，距武威端洞口14.77Km，兰州端至竖井完成一次换气时间长，武威端至竖井完成一次换气需要时间短，换气时间相差较大，造成风机功率浪费。为此，在隧道武威端设6台SLFJ-112型射流风机，以提高武威端段的风速，加快该端空气向竖井方向流动；在兰州端设6台SLFJ-112射流风机，以降低兰州端段的风速，使竖井两侧隧道排烟换气时间相等，风道口两端风压平衡，最终使所设风机的总功率最小。本方案左线采用纵向全射流通风方案，右线采用轴流加射流利用三号竖井压出式通风方案，其优点主要为：通风机所耗总功率小（1413Kw），运营费用低；其缺点主要为：土建工程造价高（2056万元），另外根据防灾要求，轴流风机反转提供反向风较射流风机较为复杂和困难。图7隧道运营通风方案示意图（方案二）结合防灾、经济、技术比较，建议推荐方案一。4.7施工通风本工程有14座辅助坑道、一座平导（Ⅱ线），特长隧道被分割为多段施工，每一区段长度不超过3.1km，工作面在短期内容易贯通，通风系统的布置须不断变换。采用巷道式通风，通风系统维持时间较短，各工区需相互协调，而且还有可能发生通风系统相互制约的情况，通风系统独立性、稳定性受到破坏。而利用风管对单独一掘进工作面供风，具有通风系统简单、稳定，适合于多单位、多掘进面同时施工。根据隧道施工特点和施工进度安排，将兰州端及武威南端各划分了6个通风阶段，通风阶段在一定时期相对稳定，风机固定、风管对单独的一个工作面送风，进风和回风路线不变。通风阶段的划分以工作面贯通为分界乌鞘岭特长隧道的施工通风主要按长管路独头压入式通风方案设计。兰州端各阶段施工通风见图8。图8施工通风方案示意图五、防灾监控系统乌鞘岭隧道为我国最长的隧道，在确保运营安全的条件下，本着“实用、可靠、经济”的原则进行监控防灾方案的设计。结合铁路隧道的特点，设置以下报警防灾系统：5.1报警系统：由无线列调系统、报警组成。5.2消防系统：重点以客车为消防对象，水灭火系统以隧道进出口消火栓消防、两端车站消火栓消防为主。另外，隧道内配备手推式灭火器。隧道左右线间每隔420m设一条横通道，作为救援、乘客逃逸通道。在横通道口、辅助坑道口设有诱导疏散、应急和指示照明设置。通风系统根据监控中心指令进行火灾排烟。当油罐车发生火灾，不能及时扑灭时，首先控制火势，然后封堵断氧使火灾熄灭。六、地质超前预报和动态设计本隧道采用动态设计，首先利用辅助坑道或平行导坑，采用TSP203和V5大地音频电磁测深等多种手段进行超前地质预测预报及环境判释，掌握隧道前方地质条件，查清工程地质及水文地质条件；再根据超前地质预测预报资料，监控量测资料及科研阶段成果，对预设计文件进行确认、评价；当地质条件与设计不符或异常时，对结构支护体系、施工工艺、施工方法等进行调整和优化，最后完成修正预设计文件。第二章乌鞘岭隧道岭脊地段变形及科研情况乌鞘岭隧道岭脊约7km范围分布由四条区域性大断层组成的宽大“挤压构造带”，地应力情况十分复杂。在岭脊地段埋深较大，岩性复杂，岩质相对较软。隧道施工中，在四条区域大断裂范围内的辅助坑道和正洞，特别在F4和F7断层及影响带、志留系板岩夹千枚岩地层，围岩破碎，洞室自稳能力极差，均发生过较为严重的变形。2004年是乌鞘岭隧道建设极为关键性的一年，在本年发生了F7断层大变形、7号斜井涌水、岭脊段地质条件比原来预计大大恶化且在复杂应力作用下发生了软弱围岩大变形等诸多技术难题，工程形势一度极其艰难，引起了部有关领导的高度重视，多次到现场办公，帮助解决重大方案问题。我院高度重视，对现场动态设计力量进行了加强，全面调动院隧道、地质、工经等相关专业的技术力量，加大设备、技术投入，提高设计文件质量、加快设计文件速度，在建指的领导和部署下，解决了诸多技术难题，保证了施工需要。一、科研内容及目的(一)区域地应力(形态)特点及洞室开挖变形规律研究1、地应力场的形态及特点研究以地应力量测结果为依据，分析复杂地质情况下的岭脊段宏观地应力形态和特点、研究水平主应力方向的统计特征和地应力场的总体特征。对比地应力场的形态规律和隧道的变形规律以及破坏特征，分析研究隧道区地质构造特点与实测应力场的关系。2、洞室开挖后变形规律研究(1)现场的测试及分析分别在F4～F7断层段、越岭深埋段布设15个试验、测试断面，各断面分别测试试验锚杆轴力、围岩压力、支护混凝土应力、钢架应力、二衬接触压力和二衬应力等。(2)现场的变形(位移)监测①洞室空间位移监测岭脊F4～F7断层之间沿隧道横向水平方向、垂直方向的位移变化及其发展规律；岭脊F4～F7断层之间沿隧道纵向水平方向的位移变化及其发展规律。②收敛变形监测结合隧道施工要求，每20m左右设置收敛变形监测断面，每断面分别在拱顶、墙腰及隧道设置变形测点或测线，采用断面仪进行监测。施工前期由施工单位量测，通车后由石家庄铁院进行量测。(3)围岩物理力学指标的现场取样试验及原位测试主要包括岩体抗剪断试验、岩体变形试验；室内试验(岩石)：重度、单轴抗压强度、变形模量、泊松比。确定岩体(石)的重度、弹性抗力系数、变形模量、泊比、内摩擦角、粘聚力、侧压力系数、抗压强度。(二)大变形地段变形控制技术研究1、支护结构体系研究(1)衬砌结构合理断面形式研究结合各试验段的设置，以设计断面为基础，分别拟定不同的优化断面形式，通过理论分析、结构检算并结合试验段的实际监测，优化设计断面，研究适合复杂地应力条件下的结构合理断面形式。(2)不同阶段、不同地段支护参数研究结合各试验段，对上述不同断面形式选择不同的预留变形量、不同的结构尺寸，不同的衬砌厚度、不同的支护参数，通过实际监测和结构的正反分析，确定在复杂地应力条件下的合理支护参数。(3)支护结构及参数优化研究根据设计断面进行结构受力分析及参数优化；隧道结构的稳定性分析。(4)群洞稳定性分析研究含F7(四管)、8号斜井工区(三管)及部分辅助坑道交叉口处。2、不同地段、不同岩性变形控制基准的研究(1)动态管理信息系统开发研究(2)支护结构位移反分析(3)隧道极限位移的计算模拟及确定根据隧道埋深、原始地应力、围岩基本物理力学指标、断面形式、支护参数、施工方法等原始资料，采用收敛—约束弹塑性模型、计算仿真围岩应力释放过程，依据支护极限状态，确定洞室的极限位移模拟值，并根据实测位移综合确定复杂应力状态下大变形隧道位移极限值。(4)变形控制基准研究根据复杂应力状态下大变形隧道的位移极限值、变形规律、隧道支护与衬砌结构形式，施工安全和结构安全度需求，分别确定支护结构位移管理标准和二衬结构施作时机。3、支护结构系统安全性综合评定综合确定在较高地应力条件下衬砌结构形式及设计支护参数、确定合理的施工步序和方法，验证高地应力条件下软质围岩衬砌结构设计断面，并对结构运营安全、可靠度提出评价。(三)控制变形的快速施工方法及工艺研究1、支护系统施工及工艺2、长锚杆的快速施工及工艺(配套机具)3、开挖方法、步序及快速封闭仰拱工艺4、大变形的控制及快速施工工艺研究二、主要研究结论（一）F4断层破碎带F4断层破碎带位于乌鞘岭岭南地段，长450m，其中断层主带长200m，本段埋深约440m。在F4断层主带和影响带进行现场测试，分别测试锚杆轴力、初支围岩压力、初支混凝土应力、初支钢架应力、二衬接触压力及二衬混凝土应力。经测试分析，主要得出以下结论：1、进行了系统的洞室位移，锚杆、支护压力与应力、衬砌压力与应力的长期测试：（1）区段洞室变形(收敛)为小于300mm占80％，收敛速率小于2mm/d占78％，支护、衬砌未观察到开裂或破损。（2）松弛区范围1.5～3.0m左右，锚杆长度合理。（3）在F4断层带初期支护围岩压力为0.13~0.37MPa，介于规范Ⅴ~Ⅵ级围岩荷载(0.2~0.4MPa)之间，实测围岩压力和二衬接触压力已基本趋于稳定。平均侧压力系数为0.704，二次衬砌接触压力占围岩压力的比例为30.4%，各应力基本趋于稳定。2、分别按规范荷载(考虑地应力影响)、位移反分析成果和实测围岩荷载的结构安全性检算，结构安全度满足规范要求。综合分析：在F4断层带中设计的衬砌结构是安全的，结构的安全度满足规范要求。（二）岭脊志留系千枚岩地层区段试验研究1、设计、施工简况本段埋深450～1050m，由于志留系千枚岩地层受F7断层影响大，处于岭脊几条大挤压构造带中间，地应力状态十分复杂,加之千枚岩岩质软弱，进入正洞施工后，隧道开挖后变形大，在以千枚岩为主的地层中收敛变形达500～700mm，日变形速率高(40～80mm/d)，为有效控制变形，确保结构、运营安全，并为下一步设计和施工提供依据，曾进行了100m的试验段，拟定三种支护参数进行研究比较，本试验段由于塌方等原因，未能形成有效试验段。2004年8月2日，建设司召开专题会议，重新选择了试验段，对初期支护、衬砌进行试验，试验支护参数表3－1。9号斜井工区结构试验段支护参数表表3－1断面初期支护钢架预留变形量cm二次衬砌(钢砼)cm里程范围湿喷混凝土cm锚管φ32mm花管钢筋网长度m间距m位置第一段25钢钎维锚管拱4m墙6m柔性锚杆长6m，4根/榀0.8拱墙双层钢筋网H1753榀/2m35～5550YDK175+220～+232YDK175+440～+458第二段25钢钎维锚管拱4m墙6m柔性锚杆长6m，4根/榀0.8拱部单层钢筋网H1751榀/0.8m3550YDK175+220～+208YDK175+458～+467第三段25钢钎维锚管拱4m墙6m0.8拱部单层钢筋网I201榀/0.8m2550YDK175+208～+196第四段25补强10锚管拱4m墙6m0.8拱墙单层I201榀/0.8m2550YDK175+467～+476注：H175钢架：40.3kg/m，Ix=2900，Iy=984；I20a钢架：27.9kg/m，Ix=2370，Iy=158。衬砌断面如图3－2所示。图3－2岭脊地段典型断面2、现场测试根据试验方案，按千枚岩含量的多少选择试验段。在板岩为主和以千枚岩为主地段各选择三个试验段进行研究，采用的主要方法有：二次衬砌混凝土应力量测、围岩与初期支护间的压力、初期支护应力、初期支护钢架应力、初期支护与二次衬砌之间的压力、锚杆轴力、收敛量测、裂纹监测等内容。（1）收敛量测收敛测试典型曲线如图所示，图3－3为以板岩为主和以千枚岩为主的典型收敛量测曲线比较图。图3-3断面拱脚水平收敛时间曲线从图可以看出，当围岩以板岩为主时，收敛变形小于200mm，但当围岩以千枚岩为主时，收敛变形达500mm左右。3、结构分析断面为椭圆形，初期支护厚25cm，二次衬砌为50cm钢筋混凝土结构。（1）按规范荷载(考虑高地应力影响)检算结果1）对以板岩为主的地层，围岩的单轴抗压强度高，结合现场测试成果和围岩情况，经工程类比和按Ⅴ级围岩进行结构检算，初期支护和二次衬砌(40cm厚素混凝土)安全系数均满足规范要求。2）对以千枚岩为主的地层，考虑高地应力因素，按Ⅵ级围岩进行结构检算(二次衬砌50cm厚钢筋混凝土)。考虑高地应力因素，采用了实测的围岩力学参数，按Ⅵ级围岩检算结果，计算的各断面最不利截面配筋仅需按构造配筋1000mm2，实际设计配筋量为1900mm2；最不利截面的安全系数为4.16，满足规范要求(规范安全系数为2.0)。（2）按位移反分析成果检算结果分别按照“典型类比分析法－围岩稳定性分析软件包BMP2000”、“有限元位移正反分析法”和“位移联图反分析法”三种方法，进行了位移反分析。并根据各自反分析的围岩弹性模量和地应力成果进行了结构分析，表明初期支护与二次衬砌提供的支护抗力大于保持围岩稳定所需要提供的支护抗力，二次衬砌最不利截面安全系数大于规范规定要求，结构安全。（3）按实测围岩压力、接触压力荷载检算结果检算结果如下：初期支护各断面最不利截面安全系数大于1.71，满足施工安全度要求。二次衬砌各断面最不利截面在计算配筋仅需按构造配筋1000mm2，小于设计配筋1900mm2；各断面最不利截面安全系数为6.46，满足规范要求(规范安全系数为2.0)。（4）安全性评价通过规范荷载(考虑高地应力影响)、位移反分析成果和实测荷载的结构安全性分析，初期支护和二次衬砌结构安全系数满足规范要求。4、结论（1）在板岩为主的区段中，支护收敛变形可在200mm以内，支护与二次衬砌结构完整，未观察到裂缝及破损；在千枚岩为主的区段，支护收敛变形在500～700mm，采用试验段参数后未发现二次衬砌开裂及异常变形。目前变形呈收敛趋势。（2）锚杆轴力测试和松动圈测试表明，围岩松动圈厚2.1～3.4m，设计锚杆长度和间距可以满足要求。（3）根据测试，最大初支混凝土应力为10.57MPa，最大钢架应力为171.6MPa，未超过材料的极限强度，各应力渐趋稳定。岭脊志留系千枚岩地层区段实测围岩压力为0.18~0.37MPa，介于Ⅴ~Ⅵ级围岩规范荷载之间，实测平均侧压力系数0.640，二衬接触压力占围岩压力比例为26.7%。（4）通过规范荷载、反分析成果和实测荷载的结构安全性分析，各设计试验段结构安全度满足规范要求。（5）通过试验研究，在千枚岩为主的地层中，变形控制的原则为：弱爆破、强支护、早封闭、勤量测，及时衬砌。施工方法上采用短台阶法开挖，台阶长度控制在5m以内，仰拱与下部掌子面的距离控制在15m以内。（7）通过试验研究，在志留系地层，应根据千枚岩含量确定初支参数；由于地应力情况复杂，二次衬砌施作前的变形呈收敛趋势，但仍有数毫米的量值，因此应对二次衬砌适当加强，建议推荐支护参数如表3-6。推荐支护参数表表3-6地质情况初期支护钢架预留变形量cm二次衬砌附注湿喷砼cm锚杆(管)钢筋网长度m间距m位置千枚岩为主、板岩千枚岩互层25φ32mm锚管拱4m墙6m0.8拱墙H1751榀/0.8m3550cm钢砼埋深600m以下地段采用φ22mm锚杆板岩为主25φ22mm锚杆拱4m墙6m1．0拱墙H175或I201榀/m2550cm钢砼（三）F7断层区段试验研究1、科研情况概述乌鞘岭隧道F7断层带宽820m左右，左右线设计起讫里程为：左线DK177+050～+867；右线YDK177+025～+852。其中两端340m左右为断层影响带，中间480m为断层主带。（1）地质情况简述F7断层产状为N70°～80°E/70°S，前期为逆断层，后期表现为左旋逆走滑断层，与线路交角约53°。F7断层属压性断层，破碎带由泥砾及碎裂岩组成，破碎带物质挤压紧密，地应力条件十分复杂。2004年4月18日，铁道部工程管理中心邀请有关专家论证意见指出，“F7断层属于压性断层，破碎带物质以白垩系、三叠系的泥(页)岩、砂岩和志留系的板岩、千枚岩为主，挤压紧密、岩质软弱、破碎，在无水条件下有一定的自稳性，再加上断层带以泥砾为主，属高地应力地段，因此，从力学性质看，F7断层破碎带的大变形应属于深埋(约450m)条件下的挤压性变形。也就是说，深埋、挤入、松弛产生了大变形。故应采取控制隧道周边围岩的变形和释放深埋条件下的围岩挤入的技术措施予以解决”。（2）设计施工情况断层地段的隧道断面设计为原形，初期支护厚度20cm，R32N自进式锚杆，长4m,3榀/2m的I16型钢钢架，二次衬砌结构为50cm厚的钢筋混凝土结构。由于2004年4月发生较严重变形，初期支护破坏范围段落较长，为此对结构重新进行加强，采用双层初期支护，并加大预留变形量，达到对围岩高地应力边支边让，先让后抗的目的。二次衬砌采用80cm厚的钢筋混凝土结构。两管隧道均采用台阶法施工，2004年4月中旬以前施工，左线隧道台阶长61m，掌子面与衬砌间的距离为171m；右线隧道台阶长34m，掌子面与衬砌间的距离为164m。两管隧道台阶太长，衬砌滞后过长。(3)隧道变形情况左线隧道在2004年3月初发现初期支护变形速率有加剧趋势，初期支护出现掉块、开裂，破坏。2004年4月5日，由10号斜井承担施工的左线隧道F7断层DK177+571～DK177+581段发生塌方，DK177+409～DK177+571段162m出现较大变形；11号斜井施工的右线隧道在2004年3月下旬开挖下半断面和仰拱时发现变形速率加快，变形加大，YDK177+440～YDK177+690段已不同程度的侵入二次衬砌范围。根据现场实际情况，左、右线隧道当时即停止掘进，进行变形和塌方地段的处理施工受阻，并分别在左右线隧道相距40m设置迂回导坑通过F7断层。左右线隧道F7断层带拱顶下沉和水平收敛变形情况如下：左线隧道最大拱顶下沉1053mm(DK177+495)，平均下沉30～35mm/d，一般在500～600mm左右；右线隧道最大拱顶下沉227mm(YDK177+610)，一般在100～200mm左右。左线隧道内轨上1.5m收敛值最大1034mm(DK177+590)，一般为700mm左右，拱脚最大978mm，一般为300～700mm；右线隧道内轨上4m收敛值最大548mm(YDK177+590)，一般为300～400mm左右。(4)科研情况科研试验断面分布在左线隧道、右线隧道及迂回导坑范围，自2004年4月下旬启动科研项目以来，随着F7断层大变形地段变形的发展和施工的进行，先后进行了多个断面的现场测试和结构分析工作。图4-1原设计衬砌断面图图4-2加强衬砌断面2、左线迂回导坑（1）研究目的在F7断层带左右线正洞施工受阻后，对迂回导坑结构设计不同支护参数进行研究，以便顺利通过F7断层带进入岭脊地段施工，并为正洞提供有关设计、施工参数，指导正洞施工。（2）现场测试共布置二个测试断面：YZK0＋210断面、YZK0＋290断面。迂回导坑支护参数设计为初喷25cm，补喷15cm，钢架2榀/m，仅施作仰拱而不设置二次衬砌。量测项目共5项：锚杆轴力、围岩压力、钢拱架应力、初支砼应力、变形量测，其目的是检验初期支护的可靠性和受力特征。（3）现场测试结论1)锚杆受力较大，松驰区范围大，建议松驰区范围2.7~3.7m。2)围岩压力平均在0.3～0.4MPa，局部呈不均匀性分布。3)上台阶钢架应力受下台阶开挖影响明显，钢架应力均未超过其极限强度，满足钢架受力要求，右侧钢架应力大于左侧，各应力已趋于稳定。4)初支混凝土应力各测点均未超过喷射混凝土的极限强度。5)最大收敛变形278.42mm，下台阶开挖对拱顶下沉及水平收敛量测影响较大，仰拱施工完成后，变形趋于稳定。目前平均日收敛均小于1mm。6)区段钢架稳定，支护喷射混凝土无受力开裂或破损。7)施工方法、工艺研究成果a、迂回导坑中初期支护可满足施工期间的安全与稳定，喷混凝土的厚度是合适的，而分层喷射有利于控制变形开裂；锚杆作用明显，其长度和间距是合适的；喷混凝土、锚杆和钢架的联合支护体系的作用明显，参数适宜。b、上台阶长度以5m为宜，仰拱距下台阶的长度以15m为宜，以利施工并可在3～5d内支护封闭；喷层的施作以2～3次完成较好，不仅可以降低一次喷射的厚度，保证施工质量，同时可以达到既控制变形又允许变形的目的。c、迂回导坑中的二次衬砌在长期效应中是一种安全储备，可采用素混凝土或局部设置，迂回导坑的后期处理可以用回填和施作二次衬砌的方法处理，确保迂回导坑长久安全性能。迂回导坑施工方案试验结论对正洞施工有直接指导作用：正洞施工应坚持采用短台阶，仰拱早封闭，二衬适当提前施作和进行必要的加强。3、左右线隧道（1）现场测试左右线隧道各布置了4个量测断面。二次衬砌混凝土应力量测、围岩与初期支护间的压力、初期支护应力、初期支护钢架应力、初期支护与二次衬砌之间的压力、锚杆轴力、收敛量测、裂纹监测等内容。（2）初步结论在F7断层施工前期，初期支护发生了大变形，拱顶下沉最大达1053mm，下沉速率30～35mm/d，一般达500～600mm；最大收敛达1034mm，一般为700mm左右。支护严重开裂，破损侵限，钢架扭曲。经科研研究和施工方法、工艺的优化，抑制了围岩大变形。1）在F7断层左右线已拆换地段和改进施工工艺后正常施工地段，收敛量测值小于200mm，均呈现收敛趋势，支护稳定。2）初期支护混凝土应力、钢架应力及二次衬砌混凝土应力均未超过其材料极限强度，应力已趋于稳定。左线隧道根据观察衬砌完整无损，未发现裂纹或破损。右线隧道在迂回导坑开口等处出现了裂纹。3）实测最大锚杆轴力为50kN，锚杆最大拉力出现在2.1~3.4m处。4）初期支护围岩压力平均值为0.27~0.29MPa，二次衬砌接触压力为0.11~0.27MPa之间。（4）结构安全性分析1）按规范荷载(考虑高地应力影响)计算分析考虑高地应力影响，按Ⅵ级围岩进行检算，采用荷载～结构模型计算。本报告仅反映圆形断面(50cm厚钢筋混凝土)和圆形加强型断面(80cm厚钢筋混凝土)检算结果，其最不利截面的计算配筋和最不利截面的安全系数如表4-3。规范荷载下结构安全性检算结果表4-3断面阶段计算配筋值(mm2)安全系数评价左线隧道圆形断面初期支护4002.13安全二次衬砌10003.51安全圆形加强断面初期支护9003.12安全二次衬砌10009.61安全右线隧道圆形断面初期支护4002.13安全二次衬砌10003.51安全圆形加强断面初期支护9003.12安全二次衬砌10009.61安全注：圆形断面及加强型断面设计配筋量为1900mm2，规范安全系数为2.0。2）按位移反分析成果检算结果分别按照“典型类比分析法－围岩稳定性分析软件包BMP2000”、“有限元位移正反分析法”和“位移联图发分析法”三种方法，进行了位移反分析。并根据各自反分析的围岩弹性模量和地应力成果进行了结构分析，证明初期支护与二次衬砌提供的支护抗力大于保持围岩稳定所需要提供的支护抗力，二次衬砌最不利截面安全系数大于规范规定要求，结构安全。3）按实测围岩压力、接触压力荷载分析检算结构如下：各断面初期支护的安全系数满足施工安全度要求。各断面中二衬结构最不利截面配筋1858.2mm2，小于实际设计配筋1900mm2；最不利截面的安全系数均大于2.53，满足规范要求(规范值2.0)。4）安全性评价通过规范荷载(考虑高地应力影响)、位移反分析成果和实测围岩荷载的结构安全性分析，支护和二次衬砌结构安全系数满足规范要求。4、结论（1）根据F7断层的变形和地质情况，进行了大量断面形式、断面净空、支护形式和支护参数优化，分别采用了圆型、椭圆型、马蹄型的不同断面形式，一次大刚度支护及分层多次支护，一次二衬及分层两次二衬等支护、衬砌形式，经施工实践证明正洞隧道以圆形断面形式为最好。（2）由迂回导坑施工方法、工艺研究得出的结论适用F7断层正洞施工；迂回导坑的试验与施工实践，为大断面正洞施工提供了直接的、重要的指导和依据。（3）F7隧道的结构，通过现场测试和结构正反分析，左、右线隧道支护、衬砌结构安全性满足规范要求。（4）对左右线隧道及其迂回导坑的群洞效应研究表明，虽然群洞施工相互影响，群洞效应存在，但是影响程度不大，不至于引起相邻洞室中间岩柱的失稳破坏，四条隧道整体是稳定的，而且后续开挖对于已完工隧道衬砌内力的影响也不大，不会危及隧道衬砌结构的安全。（5）通过施工工艺方法研究，在F7地段应遵循“短进尺、强支护、快封闭、勤量测、二衬紧跟”的原则进行施工，采用超短台阶法施工，上下台阶距离应小于5m，仰拱距离下台阶小于15m。

汉联企业智能化系统方案设计书

汉联企业智能系统集成

设

计

方

案

书

厦门防安安防科技

2021-03-27

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目录

1、

2、

3、

4、

5、

6、

7、

8、总体设计3第一章综合布线系统5第二章计算机网络系统13第三章集团通信系统17第四章公共广播系统21第五章视频监控系统29第六章入侵报警系统44第七章工程组织施工方案部分359、第八章维护及技术培训5510、第九章附件68

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总体设计

需求描述：

厦门市汉联企业致力于装修和景观产品推广应用于等领域。随着公司的扩大与从业员工的高速发展，人们对于办公场合、公共区域的安全、方便、舒适和现代管理体制提出了越来越高的要求，因此企业智能化系统管理和分控就随之出现，也随着改革开放的深入和市场经济的迅速发展、提高，城市外来流动人口大量增加，带来许多不安定因素，因此智能化系统是建设中不可缺少的一项，而以往的做法是只满足现有的需要，但普遍存在有碍于后期的扩展，不符合长远发展要求，而且不能有效地利用现有的资源和空间，故利用高科技的弱电智能化系统也就应运而生。

此次系统集成项目主要有

1、综合布线系统（不含网络布线及布线）

2、计算机网络系统

3、集团系统

4、公共广播系统

5、视频监控系统

6、入侵报警系统

设计思路

1、实用性：遵循“科技创新以人为本”的原则，适合不同层次住户的使用.

2、先进性：采用先进的自动控制、计算机网络通讯技术、和住宅智能化系统的集成

理念。

3、安全性：在厂区住宅周边区域、公建设施等方面全方位地应用最新的安防产品构

成系统，为员工和公共财产提供安全的保证。

4、可靠性：系统所选用的技术及配套设备必须成熟可靠，以保证整个系统的长期正

常运行。

5、经济性：在考虑整个系统先进、可靠的同时，还着重考虑了系统的经济实用性。

6、高效性：通过信息系统的集成，方便物业管理人员对整个住宅进行有效的管理，第-3-页共68页

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提高工作效率，控制管理成本。

7、开放性：系统所使用的产品都符合一定的标准，并具备一定的开放性。

8、可扩充性：系统的设计都考虑了将来扩容和后期连接的需要。

9、可操作性：各子系统的使用界面简单明了，方便住宅各种层次的用户的使用。设计依据

本次工程设计主要参考了以下相关标准：

1、《智能建筑设计标准》（DBJ08-47-95）

2、《工厂弱电系统设计规范》（GB50096-1999）

3、《民用闭路监视电视系统工程技术规范》（GB50198-94）

4、《通信局（站）接地设计暂行技术规定（综合布线部分）》（YDJ26-89）

5、《建筑及建筑群综合布线系统工程设计规范》（GB/T50311-2000）

6、《安全防范系统通用图形型号》（GA/T74-2000）

7、《安全防范报警设备安全要求和试验方法》（GB16796-1997）

8、《入侵探测器通用技术条件》（GB1048.1-89）

9、《建筑设计防火规范》（GBJ16-37）

10、《显示屏通用规范》（SJ/T11141-1997LED）

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第一章布线系统方案

4.1结构化综合布线简介

综合布线系统是建筑物或建筑群电脑传输介质相同，均使用双绞线；

●配线不必重复投资，符合投资效益；

●电脑插座相同，均采用RJ－45，调配方便；

●符合任何厂家电脑系统和交换机应用；

●可以保证5－10年不落后于发展速度；

●管道面积应用较小，符合经济效益；

●采用星形结构以确保系统稳定度和安全性；

4.2结构化综合布线系统组成

结构化综合布线系统由以下几部分构成：工作区子系统；水平布线子系统；通讯间子系统；主干布线子系统；设备间子系统。

如下图所示:

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水平布线电脑

1.工作区子系统

工作区子系统由终端设备连接到信息插座的连线和信息插座组成，包括装配软线、连接器和连接所需的扩展软线，并在终端设备与I/O之间搭桥。

在进行终端设备和I/O链接时，可能需要某种传输电子装置，这种装置并不是工作区的一部分。例如，调制解调器，它能为终端与其它设备之间的兼容性传输距离的延长提供所需的转换信号，但不能说是工作区子系统的部分。

工作区的主要产品有两种系列：（1）铜缆系列包括DVO插座或MDVO插座，DPC＋连线，系统接口产品，（2）光纤系列包括MDVO插座，光纤连接线。

2.水平布线子系统

从工作区插座到通讯间或设备间的部分是水平布线子系统。水平布线子系统与主干线的区别在于：水平布线子系统总是在一个楼层上，并与信息插座相连。在综合布线系统中，水平子系统由4对数UTP组成，能支持大多数现代通信设备。如果有宽带应用需求，也可以采用光纤。

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3.通讯间子系统

通讯间子系统由交连、互连组成，交连和互连允许将通信线路定位或重定位在建筑物的不同部分，以便能更容易的管理通信线路。在使用插入线或跨接线时，交叉连接允许在端接在单元一端的电缆上的通信线路连接到端接在单元另一端的电缆上的线路。跨接线是一根很短的单根导线，可将交叉连接处的两条导线端点连接起来。互连完成交叉连接的同样功能，但不使用跨接线，只使用带插头的导线、插座和适配器。

通信间最小应有3m³2.2m，通讯间产品有配线架、连接器、理线环、跳线等。

4.主干布线子系统

主干子系统连接各个建筑物和每个建筑物内的各个通讯间设备间，一般用大对数UTP或光纤作为传输介质。楼内主干往往就是垂直线缆，但是当各层楼的通信间没有对齐时，它也可以有水平部分。连接建筑物的主干一般用光纤，可采用管道、直埋、隧道、架空等方式走线。管道内布线是在地下铺设专用管道，以提供对电缆的机械保护，从而使电缆受损和维修停用的时间减少到最小的程度，这种方法还能很好地保护建筑物原貌。直埋布线法直接把电缆埋入地下，可以节约一部分开支，但是不够安全，一定要防止有人挖土时破坏电缆。架空法可以利用原有电线杆，只是影响了美观，保密性和安全性。隧道布线常常是利用暖气管道之类的原有设施，但是一定要注意两者不能互相影响。

5.设备间子系统

设备间容纳通讯和网络设备，它可以同时包括本层楼的通讯间，主交叉连接以及中间交叉连接等等。每个系统的设备间大小至少要有14M2,各条主干线最终都要连接在这里。通讯间中的产品有时也要用在设备间。设备间是综合布线系统的中心环节，它的设计是最关键的部分，直接关系到总的线缆开销和整个系统的易管理性，所以设计设备间子系统时要做更加周密的考虑，以使系统运行得更好。

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4.3设计目标和设计原则

4.3.1设计目标

满足计算机网络系统对传输信道的应用要求；

满足多种计算机网络系统（Ethernet、FastEthernet、GigabitEthernet、

ATM等）对线路的要求，不仅能实现计算机端口的灵活配置，而且方便计算机网络的升级、扩充；

对计算机网络的管理，维护有便利、灵活的实现手段；

模块化、结构化的系统设计，支持向更高层次应用的平滑过渡。

4.3.2设计原则

实用性

一切从实际出发，根据不同用户的不同情况，具体问题，具体分析，立足现状，展望未来，采用当前先进的，成熟的布线技术，满足用户对计算机网络的语音、数据、图案传输等的应用需求，并可根据用户的实际需要方便地改变网络逻辑拓朴结构，灵活增加和屏蔽网络节点，重新安排网络上的信息流通等，能够方便地提供系统的管理、维护、扩容和升级，这是系统建设的基本要求。

可靠性

可靠性是衡量一个网络系统好坏的重要指标，而提高系统可靠性的一个重要方面就是要有一个好的布线环境，结构化综合布线系统能够提供很高的可靠性，大大降低通信线路的误码率，为高质量的数据，图像传输打下了坚实的基础，同时，它为关键的连接提供冗余链路，对一般性的故障的发生能够做到快速排除。

先进性

在技术成熟实用的基础上，采用先进的产品和技术，具体体现在使高速网络能在5－10年不落后，采用的技术都是目前较为成熟可靠并正在发展中的技术，选择具备上述条件的主流厂家，且具备完整性的产品。

可扩展性

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布线系统是可扩展的，以便将来有更大的发展时，很容易将设备扩充进去，包括端口数量的扩展，设备类型的扩展，网络类型的扩展，连接范围的扩展等。开放性

能和多种厂家、多种规格的网络设备相连，能支持多种网络。

模块化

布线系统中，除去敷设在建筑物的线缆外，其余所有的接插件都应是积木式的标准件，以方便管理和使用。

易管理性

采用积木式的标准件，优化系统管理方式，方便有效地对布线系统进行管理和维护。

经济性

在满足应用要求基础上，尽可能降低造价。

4.4产品选型

根据上述网络布线的设计目标和原则，我们选用了UCS网络综合布线的产品来完成网络布线工程。

4.5设计依据

1.设计标准

EEE802.3u100Base-T、IEEE802.3z

EIA/TIA568A、EIA/TIA569、EIA/TIA-TSB36/40工业标准及商务建筑布线标准。

ISO11801

CCITTATM155/622Mbps

中国工程建设标准化协会标准《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》CECS72:97

2.安装与设计规范

中国建筑电气设计规范

工业企业通信设计规范

USC网络厂家结构化综合布线系统设计总则

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3.工程验收规范

TSB67

布线系统工程施工及验收规范CECS89:97

4.技术文件

本公司将提供以下技术文件：

《网络设计方案》

《布线工程实施方案》

《布线工程验收文档》

《网络工程实施计划》

《网络系统配置参数》

《网络工程验收文档》

《网络操作手册》

《各个网络设备的说明书》

4.6具体设计

工作区子系统

网络在工件区的输出端口采用双孔英式插座面板（配防尘盖）和五类RJ45插座。从终端设备到信息插座的连线采用超五类UTP。工作区布线子系统由终端设备到信息插座的连线(或软线)组线，它包括装配软线、连接器和连接所需的扩展软线，并在终端设备和I／O之间搭桥，信息插座有墙上、地上、桌上、软基型多种，标准有RJ45／RJ11的单、双孔等各种类型。水平子系统

水平子系统建议采用4线对超五类UTP（非屏蔽双绞线）。之所以选用非屏蔽双绞线，是从技术和经济两方面来考虑的。从技术上来说，如果采用屏蔽线，则必须对整个网络系统进行全程屏蔽，而且要求屏蔽性能非常好，若只是局部屏蔽或者屏蔽性能不好，将会在线路的不同点之间形成电势差，从而对线路上传输的信号造成影响。如果采用非屏蔽线则不会有上述问题，而且在一般环境下，非屏蔽线已足以满足通信的要求，没必要采用屏蔽线。

1)垂直干线子系统

垂直干线子系统指各楼层配线架与主配线架间的大对数多芯铜缆或光缆组成，或二

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者混用。它是综合布线系统的神经中枢，其主要功能是将主配线架系统与各楼层配线架系统连接起来。

2)管理子系统

管理子系统由楼层配线架组成。其主要功能是将垂直干缆线与各楼层水平布线子系统相连接。布线系统的优势和灵活性主要体现在管理子系统上，只要简单地跳一下线就可完成任何一个结构化布线系统的信息插座以对任何一类智能系统的连接，极大地方便了线路重新布局和网络终端的调整。

设备间子系统

设备间子系统由主配线架和各公共设备组成。它的主要功能是将各种公共设备(如计算机主机、数字集团交换机、各种控制系统、网络互连设备)等与主配线架连接起来。该子系统还包括电气保护装置等。

布线系统的标签规则

在学校网络系统系统集成工程中，布线系统标号编号采用统一的标签规则。

水平布线子系统标签规则：

水平布线子系统标签要能反映出信息点的位置及与配线架的对应关系。要求配线架及工作区的面板上都贴上相应的标签。水平布线子系统标签采用逐级编号的规则，主要由以下几个域组成。

{管理子系统ID}{房间ID}{信息点ID}

标签规则各域简要说明如下：

管理子系统ID：标明管理子系统，如每个楼层只有一个管理子系统，简单说就是只有一个机柜，则可以用楼层号编号，如：IDF01表示为一楼的管理子系统即一楼的机柜。

房间ID：标明房间编号，进一步标明信息点的位置，如可将某一教室编号为201。信息点ID：明确信息点的编号，标明此信息点在某一房间里的编号。

如三楼只有一个管理子系统编号为301房间里的第三个信息点则可以标为：IDF330103，进一步由于三楼只有一个管理子系统，可以简化为30103。

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垂直干线子系统标签规则：

垂直干线子系统要能反映出主配线架与各个楼层配线架之间的连接情况对应关系。主要由两个域组成。

{主配线架ID}－{管理子系统ID}{线路ID}

如主机房到三楼管理子系统的第一个连接线路可表示为MDF－IDF0301。

4.7管线设计建议

水平子系统完成由接线间到工作区信息出口线路连接的功能。采用不同规格的PVC线槽为水平线系统提供保护和支持，将线路引到墙上的模块化表面安装盒结构化系统的布线是放射型的，线缆量较大，所以线槽容量的计算很重要。按照标准的线槽设计方法，应根据水平线的外经来确定线槽的容量。

垂直干线子系统与水平子系统为一体，所以其走线原则与水平子系统一致，其选材算法与水平子系统设计部分的线槽算法一致。

4.8设备电源管线方案

接线间的AC电源需求与接线间内安装的设备数量有关。

首先，在配线间内应至少留有二个为本系统专用的，符合一般办公室照明要求的220V电压，电流10A单相三极电源插座。根据接线间内放置设备的供电需求，还需配有另外的带4个AC双排插座的20A专用线路。此线路不应与其他大型设备并联，并且最好先连接到UPS，以确保对设备的供电及电源的质量。

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第二章网络系统方案

3.1拓扑结构选型

常用的网络拓扑结构有总线型、环型和星型结构，为了便于网络扩展和管理，同时满足综合布线的要求，本方案采用星型拓扑结构，采用三层结构，即接入层、汇聚层、核心层。

3.2网络技术选型

3.2.1组网技术分析

传统的网络技术通常采用共享访问链路的方式进行操作，即网络上所有站点共享一条公共的通信通道；在多个站点同时请求发送数据而导致冲突时，遵循CSMA/CD(多路载波侦听/冲突检测)协议。传统的网络技术存在着一定的局限性，限制了计算机能力的发挥。由此，产生了多种先进的网络技术提高网络性能，以交换以太网、快速以太网、千兆以太网以及ATM技术。

交换以太网技术

交换以太网是先进网络技术。它在保证与以太网协议兼容的前提下，提高网络利用率，减少网络资源争夺造成的冲突，使网络性能大幅度提高，以满足各类数据信息传输的要求。交换以太网从产生发展到今天在技术上分为两种：静态交换和动态交换。

静态交换：将网络划分为多个网段，网络管理员可以通过网管平台分配各个网段的负载，即网络管理员可以只利用鼠标就可将工作站从资源争夺紧张的网段移到其它冲突较少的网段上。

动态交换：动态交换是在高速总线上支持多对传输的同时进行。它不需人工干预实时地将独占带宽分配给一对节点；而其它节点间也可同时进行数据传输。动态交换在总线第-13-页共68页

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100Mbps进行，就好象在两个有数据传输的节点之间有独立的传输电缆一样，使网络效率大大提高。动态交换代表了当今交换技术发展的方向。

快速以太网技术

快速以太网实际上是10Mbps以太网的100Mbps版本，所以它的运行速度要比10Mbps以太网快十倍。在用户已经很熟悉传统以太网的情况下，快速以太网相对其他高速网络技术更容易被掌握和接受，它可以应用在共享式和主干环境下，提供高带宽的共享式网络或主干连接，同时也可以应用在交换式环境下，提供优异的服务质量(QOS)。

千兆以太网技术

千兆以太网是相当成功的10Mbps以太网和100Mbps快速以太网连接标准的扩展。IEEE已批准千兆位以太网工程IEEE802ETaskForce。

千兆位以太网和已充分建立的以太网与快速以太网的节点完全匹配。最初的以太网规范由分组格式定义，且支持CSMD/CD协议、全双工、流控制和由IEEE802.3标准定义的管理项目，千兆位以太网将使用所有这些规范。

总之，千兆位以太网和管理员以前使用和了解的以太网相同，所不同的仅仅是比快速以太网快十倍与当前的高带宽需求应用程序相协调的额外特性，而且和日益增强的服务器和台式计算机的功能相匹配。

3.2.2组网技术选择

根据以上对各类组网技术的分析，可以得出以下结论：最适合滨北第二小学学校的组网技术是千兆以太网技术。

3.3网络产品选型

在以太网市场中，Cisco、3Com占据着绝大多数的市场份额，代表着最领先的技术，而这二家公司中数3Com的产品性能价格比最好，它的智能交换机能够对学校未来的网络成长给予了强有力的支持。因此我们选用了3Com的千兆以太网解决方案，使用H3CS7502交换机来架构校园网主干，使用H3CS5500－20TP－SI交换机作为汇聚层设备，使用教育网专用的E126A交换机作为各层楼的接入层设备，而第-14-页共68页

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在出口利用原先的路由器与Internet相连。

3.4网络系统规划

滨北第二小学新增教学楼将以一台功能强大的H3CS7502组成核心交换机。汇聚层采用H3CS5500－20TP－SI作为教学楼的汇聚设备，而接入层将以H3CE126A和H3CE152设备接入。

每层楼信息点以百兆端口接入各层楼的H3CE126A，实现百兆到桌面；每层楼H3CE126A设备通过上行千兆接入汇聚设备H3CS5500－20TP－SI；核心设备也汇聚层设备间通过二条千兆多模光纤的捆绑，实现链路的冗余备份，提高网络的安全性。

网络规划简要叙述：每层楼的信息点均规划一个业务VLAN。通过E126A透传至汇聚设备S5500，并通过S5500汇聚至S7502，在S7502上做三层VLAN接口，起网关作用。在S5500与S7502间用二个千兆多模光纤进行端口的捆绑，实现链路的负载及备份，提高安全性。多媒体网关在X3650一台.

3.5网络设备介绍

3.5.1H3CE126A交换机简介：

H3CE126A教育网交换机是H3C公司为满足教育行业构建高安全、高智能网络需求而专门设计的新一代以太网交换机产品，在满足校园网高性能、高密度的接入的基础上，提供更全面的安全接入策略和更强的网络管理维护易用性，是理想的校园网接入层交换机。

E126A具体特性如下所示：

1、固定10/100M电口数量＝24，2个10/100/1000Base-T与1000Base-XSFPCOMBO口，整机最大支持千兆端口数＝4个；

2、交换容量≥19.2Gbps，转发性能≥6.6Mpps，要求所有端口线速；

3、MAC地址表≥8K；

4、支持4K符合IEEE802.1Q标准的VLAN；

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5、支持24口和48口设备的混合堆叠，支持用SFP口千兆堆叠，支持堆叠台数≥16；

6、支持N:1的本地端口镜像和远程端口镜像（RSPAN），支持N:1的流镜像；

7、支持端口限速，支持基于流的带宽限速，限速粒度<=64kbps；

8、硬件支持端口/IP/MAC三元组的绑定，支持IPSourceCheck，动态防止IP/MAC/IP+MAC地址盗用攻击；

9、支持L2（Layer2）~L7（Layer7）包过滤功能，可以匹配报文前80个字节，提供基于源MAC地址、目的MAC、MAC地址范围、源IP地址、目的IP地址、IP协议类型、物理端口、TCP/UDP端口、TCP/UDP端口范围、VLAN等定义ACL。支持基于时间的ACL；

10、支持基于VLAN下发ACL，有效简化ACL配置过程；

11、支持DHCPSnooping，支持DHCPSnooping非信任端口，有效防止校园网中有意无意私设DHCP服务器引起的网络问题；

12、支持ARP入侵检测同时动态防御ARP主机欺骗和ARP网管欺骗，不用手工配置网关IP地址，智能防御各种ARP欺骗行为，支持ARP报文限速，防止CPU受到大量免费ARP报文冲击；

13、控制端口下允许接入的最大MAC地址数，防止攻击者恶意占用CAM表项，控制端口下学习或通过哪些地址：可以通过交换机自动学习，也可以静态手工定义SecurityMAC，支持StickyMAC特性，设备重启或端口Down时保存端口MAC配置；

14、支持集中式MAC地址认证和802.1x认证，支持用户帐号、IP、MAC、VLAN、端口等用户标识元素的动态或静态绑定，同时实现用户策略（VLAN、QOS、ACL）的动态下发；支持配合对在线用户进行实时的管理，及时的诊断和瓦解网络非法行为；

15、支持SNMPv1/v2/v3，可支持OpenView等通用网管平台，以及Quidview网管系统。支持CLI命令行，Web网管，TELNET，HGMP集群管理，使设备管理更方便；

16、支持通过虚电缆检测功能快速准确定位网络中故障电缆的短路或断路点；并支持单向链路检测,有效的防止网络中单通故障的发生；

17、支持IPv6host特性族，包括IPv6单播地址配置，ICMPv6，IPv6邻居发现协议（ND），TCPv6，TFTPv6，TRACERTv6管理特性；

18、具有信息产业部入网证。

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第三章集团通信系统

3.1总体目标

选用国威专用数字集团式交换机全套系统，为企业建立一个经济方便、安全可靠的内部交换系统，保证企业日常的对外界及内部互相通话。

整套系统技术成熟、先进高效、经济合理、安全可靠。所采用的设计方案和产品，应充分兼顾对先进性、实用性、安全性、经济性、易维护性的综合要求，并遵循"投资合理、经济实用、全面考虑、立足目前、顾及发展"的原则，以满足企业的集团交换系统功能要求，并保持在一定时期内的先进性。

系统硬件设备和管理软件的配置应满足本工程实际使用的需要，采用结构化、模块化和标准化的产品，保证系统的完整性和经济性。

系统设计应充分考虑系统或设备之间的相互联系，确保信息传输畅通无阻。

3.1.1投资有效和实用性

为确保投资有效和系统实用，需要采用成熟的技术和产品来构建集团交换系统，根据

当前的应用及以后的发展来确定集团交换系统结构。

3.1.2可靠、安全和稳定性

集团交换系统性能的优劣，直接关系到本工程交换系统能否正常、高效运行和应用。

要防止由于单点故障而造成网络系统瘫痪，要防止由于安全隐患而造成系统不能正常运行，要选用低故障率、可靠性高的设备来提高系统的稳定性。

3.1.3可扩展性和升级能力

集团交换系统的管理和维护对于本工程来说是不可缺少的，关系到整个企业内交换

系统能否长期正常地运行。为此，集团交换系统在采用先进和成熟技术的同时，应选择具有良好扩展性和升级能力的网络设备，设计出具有良好扩展性的集团交换系统，易于扩展和升级。

3.1.4高性价比

在设计集团交换系统方案时，在满足上述各原则的同时，要求合理的造价，

3.2系统概述

系统包括外线、及内部，系统应保证企业日常的对外界及内部互相通话。可

针对不同的内部用户设定相应的通话权限，并实现客房自动计费，与企业经营管理系统及总台联网。所有线路在综合布线系统中设置，本系统只考虑设置集团交换机设备。

集团交换总机安装在企业综合楼一层网络机房内，在企业接待前台配置一台带显示的数字

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话机，在网络中心配置一台桌面话务台，进行查询及转接等使用。在各大套间客房设置二个内部号码，其他小套间客房、单间客房及每个办公室内的办公台设置一个内部号码，其他房间与计算机网络点位置配套相应配置。

企业内目前需求内部约为64门，而鉴于企业功能的特殊性，的使用率相对不高，为

此配置交换机箱的总容量不低于128线，可输出128线分机及8线数字的集团交换总机，以便于日后在需要扩容时可按需求进行扩充。集团交换总机的数字中继线在企业使用时按需求向电信部门申请，线路接入由电信部门引入至综合楼网络中心机房内。

交换总机可以安装在地板、墙壁或19英寸机架上

3.3集团交换机系统基本参数及功能特点：

1、从4外线16分机，可扩容到16外线到128分机。

2、可配接中文显示专用话机，直选台和任意普通话机，专用话机和普通话机都可编程。通过专用话机可监控全部外线和内线。

3、摘机直通外线或拨9出局。

4、内置三段自录型电脑话务员。

5、6级长途和特殊号码限制。

6、255组随身密码，可预设话费。

7、内置全功能计费系统，内存达2000条话单，费率自动生成，并可输出到电脑计费。

8、扩音通知和转接功能。

9、2-4位弹性编码。

10、外线直拨分机遇忙提示改拨其他号码。

11、包含交换机其他所有普通功能。

12、中继线联号功能。

13、双制式来电显示功能。

新增功能如下：

1、E128双路智慧型电脑话务员①、公司为节约资源，使用电脑话务员②、双路即在同一时间内可同时处理二条外线来电③、可自动识别分机状态，播出指定的提示④、与外接电脑话务员相比优点：A、不用占用分机端口资源B、不用进行复杂的设置步骤C、处理速度快，每次只需8秒D、节约成本

2、电脑话务员增加录音时长①、共60秒②、分为三段，平均每段20秒。若只录一段，可录60秒；建议最少录二段（因为这保证用户打入分机忙时有语音提示）：首段录20秒，后段录40秒

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3、专用话机自动应答①、设定Ⅲ型话机按静音键，Ⅱ型话机按应答静音键，也可在系统第22项设定②、分机拨打该无