隧道排水专项方案.docx
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隧道排水专项方案
一、工程概况
1.1工程简介
14#施工支洞为斜井支洞，施工支洞全长575.911m，明挖段长11.278m，洞挖段长564.633m，与水平面的夹角为23.5°，支洞口到支洞平段垂直高差为213.499m。
拟定承担主洞上游洞挖900m。
主洞下游洞挖920m。
施工支洞断面为城门洞型，尺寸为6.0m*5.0m（宽*高）。
1.2地理位置
14#支洞位于昆明市盘龙区歌乐子村附近的茶厂后面。
二、施工交通和施工供电
2.1施工交通
本工程位于云南省昆明市盘龙区，材料设备可直接从昆明采购，运输到施工现场。
2.2施工供电
2011年2月18日已接通业主提供的网电，考虑到可能突发停电的发生，14#施工支洞备用2台500kw、1台1000kw的柴油发电机和1台800KVA的升压变压器。
三、抽排水方案
14#施工支洞已开挖至GLZ14#0+220的位置，日常排水量已超过400m3/h，放炮完毕后的短时排水量更是高达600m3/h，原规划方案已经不能满足14#施工支洞的施工要求。
根据设计资料“14#施工支洞最终预测涌水量值为720m3/h”,结合现阶段的排水情况，并考虑到14#施工支洞任务重、工期紧的特点，14#施工支洞的排水量按720m3/h配置水泵和管路，根据规范要求考虑30%的富余量，即抽排水能力应达到936m3/h。
根据支洞斜井长、坡度陡、高差大的特点，采用分级抽排方案，且在支洞GLZ14#0+470处设变压器，采取高压进洞方案以满足抽排水负荷较大的需要。
3.1支洞排水
3.1.1、施工支洞抽排水方案
施工支洞随着洞挖向前掘进，抽排水的高差和水量逐渐加大，而施工期间又不便采用高压进洞，因此无法选用大流量、高扬程、大功率的水泵，只能采用在能够保证正常启动条件下的较大功率的水泵进行分级抽排。
根据支洞斜井长、高差大的特点和洞内出水点基本跟进掌子面的实际情况，拟采用三级抽排，14#施工支洞已开挖至
由于掌子面的水泵需要频繁移动和安装，为方便施工，宜采用大流量，重量轻的水泵，当掌子面的潜水泵无法将水直接抽至积水坑时，需要临时增设积水坑，临时积水坑每50米设置一处，通过安装在临时积水坑的水泵将水抽至大型积水坑，对于长期渗水较大的渗水点，同样设置临时积水坑，将水抽至永久积水坑内。
3.1.2水泵管线的选择
3.1.3水泵选型
1.施工抽排水水主要为洞内渗水，除地下渗水外，水中还含有岩屑，淤泥，回弹物，所以还考虑抽水的成分组成。
2.洞内水量是骤减递增的，在各级泵站的选型上，应安装排水能力自上而下骤渐递增。
3）水泵特性要求：
强耐磨、耐腐蚀，工作稳定，易于维护。
4）水泵房选用流量大、扬程高的离心泵；
5）掌子面和临时集水井选用较为轻便的潜水泵，根据水量大小在数量上予以增减；
6）水泵扬程要考虑抽水高度、管路的沿程损失和局部损失；
7）水泵流量要考虑总的排水量和其排水管路管径的大小。
2、水泵扬程计算
1）水位高差h1=Z1-Z2
Z1—水泵出水口高程
Z2—水泵集水井高程
2）沿程损失：
hf=
q—涌水量，单位为m3/s；
CW—海曾威廉粗糙系数，钢管为120；
D—管线直径，单位为m；
I—管线长度，单位为m；m、n指数公式参数m=4.87，n=1.852；
3）局部损失：
hm=
ζ—局部阻力系数，截止阀取5.5，全开蝶阀取0.24,90°弯管取0.9,45°弯管取0.4；
v—平均水流速度。
g—重力加速度，取9.801。
4）单级抽水水泵最小扬程
H=1.1（h+h+h）
3、水泵选型
支洞施工期间，采用洞外变压器供电，供电线路的电压降随着洞挖的向前掘进二不断加大，因此水泵的单机功率不宜太大，否则水泵无法启动。
根据经验并结合现场实际情况，14#施工支洞的水泵配置如下：
泵站
名称
水泵
型号
流量（m3/h）
扬程
（m）
功率
（kw）
出水
管径（mm）
排水
高差
数量
（台）
备注
GLZ14#0+70
集水井
WQ50-60-15
潜水泵
50
60
15
80
30.8
2
直接
出洞
GLZ14#0+120
集水井
WQ50-80-22
潜水泵
50
80
22
80
52.8
2
直接
出洞
GLZ14#0+140
集水井
WQ50-100-37
潜水泵
80
100
37
219
61.6
3
一台
备用
GLZ14#0+170
水泵房
IS125-100-315A
离心泵
186
108
90
325
74.8
4
一台
备用
WQ100-120-55
潜水泵
100
120
55
219
74.8
4
一台
备用
GLZ14#0+220
水泵房
IS125-100-315
离心泵
200
125
110
325
88
4
一台
备用
IS125-65-315
离心泵
100
125
75
219
3.1.4、水泵房及集水井布置
由于目前GLZ14#0+170处水泵房不能满足排水要求，按照经济、适用的原则，根据支洞剩余长度、坡度的情况，并结合水泵的情况，经过综合考虑，分别在GLZ14#0+220、GLZ14#0+380、GLZ14#0+480三处设置水泵房，前两个水泵房分为上下两层，上面布置水泵，底部设沉淀池和抽水池；在GLZ14#0+480处的水泵房只设置水泵，其集水池和沉淀池设在支洞平洞段GLZ14#0+500处的集水仓内，以避免水泵房因突发情况被淹，。
水泵房和集水井位置详见14#施工支洞水泵配置表。
水泵房内采用离心泵排水，而离心泵对水质要求较高，因此水泵房内需设置沉淀池和抽水池；离心泵体积和单件重量均较大，其安装和维修时需要的空间较大，因此水泵房的大小为：
12m（长）*6m（宽）*2.0m（深），水泵房总高度为5.5m。
集水井内采用潜水泵排水，潜水泵对水质要求不高，其体积也不大，因此集水井的大小为：
3m（长）*3m（宽）*1.5m（深），集水井总高度为3.5m。
水泵房和集水井原则上均布置在施工支洞的右侧，开挖渣料采用挖机和人工结合的方式运至矿斗，由于水泵房和集水井断面较大，为确保整个施工阶段的安全，采用加强支护措施进行支护。
3.1.5、供电系统布置
支洞施工期间，采用洞外变压器供电，并配置柴油发电机作为备用电源。
经过比较，在GLZ14#0+480处的水泵房未形成钱，此时支洞排水负荷最大，排水路径为：
掌子面→集水井（GLZ14#0+440）→水泵房（GLZ14#0+380）→水泵房（GLZ14#0+220）→洞口沉淀池，排水用点负荷为14*13+13*18.5+3*7.5+5*55+5*90+3*（75+110）=1585kw。
根据排水用电负荷，采用洞口3台630KVA的变压器供电，在支洞右侧共布置5趟300mm2BLV聚氯乙烯绝缘铝芯电线和1趟240mm2BLV聚氯乙烯绝缘铝芯电线为动力线路，并配置2台500kw、一台1000kw的柴油发电机作为备用电源。
3.1.6、其他临时设施
1）支洞施工过程中，每循环均在掌子面以外开挖一个小型临时集水坑，降低掌子面水位，使用完后用石渣回填。
临时集水坑大小视掌子面渗水量确定，按2.0*2.0*1.0m设置，一般不小于4m2.爆破前人工将水泵移开掌子面，爆破完毕后再移回掌子面进行抽水，掌子面每一爆破循环须投入大量人力进行潜水泵搬运及排水管路整理，以保证排水顺畅。
出渣过程中，由于在水中挖渣降效明显，必须在出渣同时采用水泵进行掌子面抽水。
2.水泵房和积水坑设置在隧洞右侧，如果隧洞左则的渗水量较大时，在渗水点处临时设置一处积水坑，单侧或双侧设置排水后，并通过地板的横向排水沟流入右侧的水泵房或积水坑，排水沟采用人工开挖，并浇筑C20混凝土，排水沟尺寸30*30cm
3.积水坑、水泵房、变压器房和蓄水仓均加强支护，采用42钢管进性超前小导管支护，其他参数略。
蓄水仓底板采用C20混凝土浇筑20cm厚。
4.排水管均采用单长度为6米的钢管连接，每根管道焊接两个相同规格型号的法兰盘，安装橡胶止水垫片后，采用螺栓连接，因直径325的排水钢管质量重，且管内水为动力水，为保证管路的使用安全，每隔20米浇筑一个混凝土墩。
5.洞内电缆全部用瓷瓶固定在墙上，线路全部采用防水电缆。
6.每一台抽水设备设置一个配电箱，大功率水泵，须单独设置一个配电柜，做好一机一闸一箱一漏，有标识，有编号有防水措施，门锁齐全，配电箱外壳有接零保护，箱内电气装置齐全可靠，电机功率在30KW以上的用点设备单独配置一个功率因素补偿柜，将将电源电压开到正常电压后，再将电压稳定输出，加强水泵维护、保养，对主要易损配件，要尽量配足配件，确保抽水的连续性。
3.2、14#支洞主洞控制段排水
3.2.1、主洞抽排水方案
隧洞纵坡为0.5‰，主洞上下游排水采取抽排和自流相结合的方式将水汇集到支洞平洞段GLZ14#0+500处储水仓，再利用支洞的水泵和排水管线通过水泵房将水逐级抽排至洞口沉淀池。
另外，主洞施工期较长，在支洞平洞段附近的排水设备负荷较大，一方面负荷中心远离洞口供电点，所需电源负荷较正常情况下大20%左右；另一方面，无法保证施工的正常进行，因此采用高压进洞方案，在GLZ14#0+470处安放1台800KVA的防爆变压器，在洞顶敖设1条3*95mm2高压电缆，主要承担支洞平洞段和主洞段排水设备的负荷，还可承担GLZ14#0+380处水泵房部分排水设备的负荷。
3.2.2、排水系统布置
主洞排水管路采用设置30cm*30cm的混凝土排水沟和1条壁厚4.5mmΦ219无缝钢管相结合的方法，需要抽排时，在抽排点设置集水井，采用大流量、低扬程水泵通过排水钢管抽排至支洞平洞段GLZ14#0+500处储水仓。
原则上在主洞上下游洞段选取围岩较好洞段每100m左右布置一个集水井，集水井大小为2m（长）*2m（宽）*1m（深），总高度2m，集水井底部和内壁采用主洞支护的网喷混凝土进行支护，并布置长1.5m的Φ22锚杆与钢筋网格焊接牢固，锚杆间排距按1*1m布置。
排水沟在主洞沿线布置，底板和侧墙均浇筑C20（40）混凝土厚20cm；Φ219排水钢管在主洞沿线布置，壁厚为4.5mm。
主洞排水泵主要布置在集水井和掌子面，根据情况选用WQ100-15-9.2和WQ50-15-5.5两种类型的水泵，各配置18台，其数量可根据用水量的大小调整。
3.2.3供电系统布置
主洞施工期间，GLZ14#0+220处水泵房的水泵和GLZ14#0+380水泵房的部分水泵采用洞外变压器供电，其余水泵采用洞内变压器供电。
主洞排水设备用电线路沿主洞左侧墙新布置1趟300mm2的电线。
为了避免大电定点导致洞内变压器无电时而无法启动相应的排水设备，因此在洞外备用800KVA的升压变压器和1000KW的柴油发电机为其送电。
洞内变压器室根据800KVA变压器外形尺寸及变压器散热（变压器散热空间2～3m）及安全要求（箱式变压器安全距离为0.5m），结合现场实际情况，变压器室开挖断面为5.4m*4m*5.2m（宽*高*长），并在洞顶设一个风扇对变压器进行散热、降温。
3.2.4主洞施工期间抽排水人员配置
由于洞内抽排水作业的连续性，每天按3班工作制，每班抽排水作业人员不少于14人，设备检修1人（兼班长）、管道工2人、专职电工2人，并设置队长1人，共58人。
3.3、洞外排水系统
根据施工区域情况，洞内排水的出口点直接为沉淀池，经过沉淀后流入沿坡脚修建的排水沟，最后汇入X101县道排水沟。
1、沉淀池
根据地形，在进洞口右侧靠近坡脚的地方开挖两级沉淀池，经初步沉淀后进行再次沉淀，沉淀池间通过排水沟相连。
沉淀池一的大小为长12m*宽6m*深2m，采用挖掘机进行初步开挖，然后采用人工开挖休整到位；沉淀池底部软弱基础采用砌块石回填，然后浇筑C20（20）_混凝土厚20CM；四周采用M7.5浆砌石砌筑，底宽50CM，采用M7.5浆砌石砌筑，用2cm厚德抹面。
沉淀池二大小为长8m*宽6m*深2m,中间不设隔墙，其施工方法同沉淀池一。
2、排水沟
排水沟沿坡脚修建，排水沟过水断面尺寸为宽70cm*深100cm，侧墙和底部均采用30cm厚的C20（20）混凝土。
排水沟采用0.3m3小型挖掘机初挖，人工开挖休整到位。
四、抽排水保证措施
（1）由于考虑到当地雨季的特点多有雷电，网电停电几率高，为防止停电对抽排水的影响。
我部备用2台500KW、1台1000KW的柴油发电机和1台800KVA的升压变压器，在突发停电时，及时启用柴油发电机发电以满足排水要求。
（2）配置足够的备用水泵，避免水泵发生故障后抽排水不及时的情况。
（3）14#施工支洞斜井长，上下不便，为保证水泵发生故障后及时更换、修理，抽排水人员配置充足，且在斜井上下均有专人值守。
（4）各类电线、电缆必须严格按照相关规程规范和要求进行架设，严禁乱搭乱架。
（5）电工、修理工经常巡视检查施工现场的线路和设备状况，发现问题及时排除事故隐患。
（6）集水井修建尽量选择围岩较好的洞段，若无法避开V类围岩洞段，则必须采取必要的措施保证钢支撑支护体系的稳定。
（7）加强水泵操作人员的培训工作，熟练掌握水泵的操作要求，熟悉水泵维修的基本常识，经常清理沉淀池，为水泵提供良好的运行环境。
（8）施工支洞斜井长、坡度陡，人员上下注意安全，穿戴好防护用品，注意防滑，避免摔倒，碰撞沿路管线和运行矿斗，严禁酒后进入洞内。
五、附图及附表
1、14#施工支洞抽排水系统平面布置图
2、14#施工支洞集水井、水泵房、储水仓剖面图
3、14#施工支洞水泵房开挖支护图
4、变压器室开挖支护图
5、14#施工支洞管线布置图
6、14#施工支洞主控段上、下游抽排水系统布置图
7、14#施工支洞场外排水布置图
8、14#施工支洞、主洞水泵连接示意图
9、14#施工支洞水泵连接详图
10、1#施工支洞排水系统工程量清单
11、14#施工支洞排水系统材料设备清单
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