隧道反坡排水方案文档格式.docx
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对坡度较大隧道施工对排水电机扬程要求相对较高，所以采用集水坑反坡道排水方式，在隧道施工过程中分段开挖反坡排水沟，在每一段的终点开挖集水坑，设抽水机一台，把积水抽至最后一段反坡，最后一个抽水机将积水排除洞外，采用接力的方式将水抽至洞外的污水沉淀处理池。
如下图1所示：
图1小集水坑排水示意图
集水坑间距离Lk（米）用下式计算：
Lk=hk/（is+ik）
式中hk——反坡水沟开挖最大深度，一般不超过0.7米；
is——线路坡度；
ik——水沟底坡度，不小于2‰。
计算可知Lk=hk/（is+ik）=0.7/（0.0193+0.002）=32.86m，则将军山隧道反坡段900m，理论需至少设置27个小集水坑。
而实际施工现场计划采用扬程150米的水泵，因此按照90米设置一道集水井共设置10道，能满足现场排水要求。
3.3.2长距离集水坑（水仓）排水
隔开较长距离开挖集水坑（水仓），设置泵站，开挖掌子面的积水设置临时集水坑汇水用临时水泵抽到最近的积水坑（水仓），再由水仓经主抽水机排到洞外，如图2所示。
图2长距离集水坑排水示意图
这种排水方法的优点是所需抽水机数量较少、固定，利于检查和维修，缺点是要安装较长的排水管，增加工时，且掌子面临时抽水机需要随掌子面的掘进而拆迁前进。
在隧道较长、坡度较大、涌水量较大时采用。
集水坑排水一般分为两个阶段。
第一阶段为初始阶段，在没有形成下一个固定的水仓和泵站前的排水，第二阶段为形成固定的水仓和泵站后的排水。
第一阶段，在未形成下一个固定水仓、泵站前的排水。
此阶段排水比较困难，特别是在坡度大、涌水量大的情况下，如何组织这个阶段的排水工作，将直接影响到前方掌子面的施工安全及施工进度。
第一阶段主要采用临时水泵和临时排水管。
临时排水管数量应根据设计最大涌水量及现场的实际情况决定，并配以临时水泵随掌子面移动。
水管和水泵与掌子面应保持50～70ｍ的距离，保证掌子面在突发涌水的时候积水线不超过掌子面后退50m的距离；
同时在掌子面爆破时也可以减少对水管和水泵的损坏。
如果洞口或变坡点到水泵之间的裂隙水或散水较大，且距离过长，则需要挖出临时水沟，设置一个小型的临时集水坑，把水引流汇集到临时集水坑，在临时集水坑安装水泵，把水由临时集水坑的水泵抽到洞口或顺坡水沟，尽量减少流到前方施工掌子面的水量；
同时掌子面的水也可抽到临时积水坑，从临时集水坑统一抽到洞口或顺坡水沟。
为方便施工与引流，临时排水管应与临时水沟应设在同一侧。
第二阶段为形成固定水仓和泵站之后的排水。
此阶段的排水可以分为两个过程：
第一个过程为施工掌子面到水仓泵站的排水，第二个过程为泵站到上一个泵站、洞口或顺坡水沟的排水。
第一个过程的排水与未形成固定的水仓和泵站前的排水方法相同。
第二个过程就是水仓泵站建成以后，具有一定的积水能力。
把掌子面的积水抽到固定的水仓，后方的散水和裂隙水也可经水沟引流到水仓，当水仓的容量达到安全警戒线时，再由水泵经正式排水管排到洞口或顺坡水沟。
正式排水管应根据现场的实际情况安装，要满足排水的要求且不能影响正常的施工及运输，最好设在临时排水管的对面，与掌子面有一定的距离后即可进行安装，等到水仓和泵站形成后，立刻进行水泵的安装、与排水管连接，形成排水能力。
所有的正常使用、备用、检修水泵要配备相应的独立管路。
正式排水管必须连接牢固，避免漏水。
考虑到排水管所受的自重及水的压力和重力，正式排水管应尽量使用钢管，每节钢管下设置基座，用焊接的方法连接牢固，排水管坡度应和隧道的施工坡度相同。
正式排水管的数量根据设计最大涌水量及实际的情况进行安装，各级泵站之间呈递减形式，即离洞口或顺坡水沟最近的泵站配置的排水管最多，最远的最少。
当固定水仓和泵站形成工作能力后，临时排水管及临时水泵可以拆除，随着掌子面前移。
第二阶段的排水流程为：
临时排水管或临时积水坑将水排到固定水仓，再由固定水仓将水抽到上一个固定水仓，如此接力，最终将水排到洞口污水处理池，达到排水目的。
经过对两个方案的优缺点进行分析比选，决定将军山隧道反坡排水采用长距离集水坑（水仓）排水法。
3.4水仓及泵站的修建
3.4.1水泵的配置
水泵的型号选择，应根据工艺流程、排水要求（最大涌水量）从多个方面加以考虑：
最大涌水量、液体性质、扬程、管路布置、操作运转等。
将军山隧道出口反坡排水区中心泵站排水能力按照设计最大涌水量的1.2倍考虑，备用泵站按照主泵排水能力的50%配置。
最大涌水量是选择水泵型号的重要数据之一，根据最大涌水量选择水泵的功率，水泵的功率将直接影响到整个排水系统的排水能力。
选择时以最大设计涌水量为依据，同时考虑到特殊情况和突发情况，为最大设计涌水量选择一个合适的安全系数，一般抽水机的功率应大于排水量所需功率20%以上，并有备用抽水机。
Q计算流量=7449×
1.2÷
（24×
60）×
10=62.1m3/h
所以选用上海蓝升泵业出产的300WQ800-20-90型潜污泵，抽水量为800m3/h，扬程为20m,功率75KW，需要3台（临时水仓，固定水仓各一台，备用一台），小水泵2台移动临时排水（备用一台），备用1台，检修用1台，共6台。
3.4.2水仓的修建
⑴水仓平面位置的选择
由于将军山隧道全隧都采取反坡排水，其高差为：
高差计算H=900×
7.5‰=17.28m
选用上海蓝升泵业出产的300WQ800-20-90型潜污泵，扬程为20m，
20m＞17.28m，将军山隧道只需设置一个水仓即可满足施工需要。
水仓的设置位置不能影响正常的施工，同时也要保证施工时不会造成水仓和泵站内的配置及配电装置的损坏，选择将水仓设置在距离隧道洞口600m处的隧道中部能够满足施工需求。
⑵水仓几何尺寸的确定
根据隧道最大涌水情况下10分钟水仓的蓄水量大小，选择水仓的几何尺寸，设计最大涌水量为7669m3/d，则水仓10分钟水畜水量为27.49
设置一个（10m长×
2.5m宽×
2.5m深）容积62.5m³
的水仓满足排水需要。
根据计算及对施工现场分析将军山隧道在距离隧道洞口处设置一个（10m长×
2m宽×
2.5m深）的水仓。
⑶掌子面临时集水坑的设置
根据现场水量情况用挖机在隧道左侧挖开满足汇水要求容积的临时水坑，用塑料布铺设坑底及坑壁防止坑内水渗漏入地基。
水仓设置如下图所示
施工排水纵向布置示意图
3.4.3排水管路
根据洞内水量情况，结合选配的抽水设备，正常施工排水采用3套管路（可根据隧道施工后洞内涌水情况增加管路）：
2套为Φ300mm管材均为无缝钢管（一套检修备用，一套日常使用）2套管路均随着掌子面跟进；
1套为Φ80mm消防软管（工作面上移动积水）。
工作掌子面排水采用移动式水泵，管路为Φ80mm消防软管，抽排至临时集水坑内。
具体布置见管道平面布置图:
将军山隧道排水设备表
隧道名称
设计涌水量（m3/d）
泵站位置
水泵型号
水泵数量
备用数量
维修数量
抽水能力（m3/h）
扬程
固定水管直径（mm）
移动管路直径（mm）
将军山隧道
7449
D3K400+628
300WQ800-20-90
2
1
800
20
300
掌子面
50QW15-15-1.5
15
80
3.5排水供电
为确保洞内排水正常进行，不因电路问题导致抽排工作的间断，设置一条专用供电线路。
由于水泵功率较大，新用电源电压为380V，所以泵站用电引入380V稳定电源。
排水中心泵站必须安装电表。
为确保洞内道路无水干爽，必须修建好两侧排水沟，确保洞内渗水通过侧沟引入集水坑内，防止在洞内道路上漫流。
（1）供电系统与隧道瓦斯监控系统联锁控制
根据相关规定，瓦斯隧道施工洞内供电必须做到“三专”、“两闭锁”即：
专用变压器，专用开关，专用供电线路，瓦斯浓度超标时与供电的闭锁及压入式通风的风机与洞内供电的闭锁。
因此，高瓦斯工区和瓦斯突出工区内的主通风机、局部通风机、射流风机和洞内与之相应的工作面的电气设备，必须与瓦斯监控系统进行风电、瓦电闭锁，当通风机停止运转时，应能立即自动切断局部通风机供风区段的一切电源。
（2）接地保护系统：
根据规定，瓦斯工区内的配电变压器严禁中性点直接接地，严禁由洞外中性点直接接地的变压器或发电机直接向瓦斯隧道供电。
瓦斯隧道必须采用独立的接地保护系统。
因此，本隧道的接地保护系统系统设计采用MBVS-25mm2黄/绿双色PE接地保护线，从洞口集中接地处向洞内架设，洞内每200米施做重复接地，洞口的集中接地与洞内的重复接地处的接地电阻不得大于1.5Ω。
洞内重复接地极使用厚度不小于6mm面积不小于0.7m2的镀锌钢板，可安装在洞内积水坑、水沟或预留洞室内。
专用保护接地线不允许断线且不允许安装任何开关，洞内36V以上的和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、构架等，都必须与专用保护接地线可靠连接，其接地网上任何一保护接地点的接地电阻值不得大于2Ω。
（3）设置捡漏继电器：
低压馈电线路上，必须装设能自动切断漏电线路的检漏装置：
①施工现场的总隔爆开关至分路隔爆开关设置两级捡漏继电器，两级捡漏继电器的额定漏电动作电流和额定漏电动作时间应作合理配合，使之具有分级保护的功能。
②捡漏继电器应装设在总电源隔爆断路器的负荷侧和分路隔爆开关的负荷侧。
③捡漏继电器的选择应符合先行国家标准《剩余电流动作保护器的一般要求》GB6829和《漏电保护器安全和运行的要求》GB
13955的规定，额定漏电动作电流应不大于15mA，额定漏电动作时间应小于0.1s。
④与总电源隔爆断路器配合的的捡漏继电器的额定漏电动作电流应大于30mA，额定漏电动作时间应大于0.1s，但其额定漏电动作电流与额定漏电动作时间的乘积不应大于30mA〃s。
（4）防雷接地：
为了防止雷电波及隧道内引起瓦斯爆炸，所有进洞线路，包括动力电缆照明电缆、瓦斯监控系统电缆及通信电缆均需在洞口安装避雷器。
因此，在各种电缆向洞内敷设时，必须严格执行本规定，安装与其相配套的氧化锌避雷器，洞口的防雷接地电阻不得超2欧姆且要定期检查测试。
进洞的其它风、水管线也必须在洞口处与专用保护接地极进行连接，以防雷电和静电传入洞内。
（5）备用电源：
根据有关规定，高瓦斯隧道主扇供电应配置两套电源，隧道内采用双电源线路，其电源线上不得分接隧道以外的任何负载。
为保证隧道通风、照明及监测系统等一级负荷供电，在公用电网停电10分钟内，启动二台发电机组供给一级负荷用电。
电气设备防爆性能的检查与处置：
①各种电气设备和施工机械的防爆安全性能，必须经专职人员检查，确认合格后方可允许进洞使用。
②防爆性能失效的电气设备，应立即处理或更换。
③非专职电气值班人员，不得擅自操作电气设备。
电气操作必须使用专用工具。
3.6反坡隧道排水灵活处理的要点
在隧道双侧设置的排水沟，排水沟的大小要依据隧道的坡度和涌水量的大小确定。
抽水设备要依据隧道洞内涌水量的大小及集水坑汇水的情况而定，同时水泵的扬程要参考隧道的坡度和起始点的高差，要尽量做到有一定的富余量。
3.7洞外防水、防汛及防山洪措施
在隧道进口处做好排水措施，做到排水畅通，并在洞口增加截水横沟，防止地表水和施工排水倒灌进洞，根据洞口水量情况可适当加大横沟断面，并在沟顶加盖铁板，做到排水和行车互不影响。
3.8洞外污水处理
将污水排放至洞口原有排水沟内，在通过沉淀池沉淀后（已建）排至原有道路边沟内。
3.9排水系统抢修
建立抢修小组，由风水电架子队长王磊担任组长，及时对出现问题部位进行抢修，并在生活区储备潜水泵和水管，所有水泵配置均按使用一套、备用一套、维修一套的原则进行配置。
当水泵出现故障时，施工队立刻联系风水电架子队长王磊，立刻安装备用水泵，保证积水及时排出，原水泵及时修理作为备用水泵待用。
当排水管路出现故障时，施工队立刻联系风水电架子队长王磊，立刻将水泵连接至备用排水管，及时修复故障排水管作为备用排水管待用。
常见故障及解决方法见下表。
常见故障及解决方法
序号
常见故障
故障原因
解决方法
1
水泵不出水/水流量不足
1、进出口阀门没有打开，进出管路阻塞，叶轮流道叶轮阻塞
2、电机的运行方向不对，电机缺相转速相对较慢。
3、吸入管漏气。
4、泵没灌满液体，泵腔内有气体存在。
5、进口供水瀑布足，吸程过高，底阀漏水。
6、管路阻力过大，泵选型不当。
7、管道、泵叶轮流道部分阻塞，水垢沉积、阀门开度不足。
8、电压偏低。
9、叶轮磨损。
1、检查，去除阻塞物。
2、调整电机方向，紧固电机接线。
3、拧紧各密封面，排除空气。
4、打开泵上盖或者打开排气阀，排尽空气。
5、停机检查、调整（并网自来水管和带吸程使用易出现此现象）。
6、减少管路弯道，重新选泵。
7、去除阻塞物，重新调整阀门开度。
8、稳压。
9、更换叶轮。
功率过大
1、工作状态超过了额定的流量使用范围。
2、吸程过高。
3、泵轴承磨损。
1、调节流量，关小出口阀门。
2、降低吸程。
3、更换轴承
3
水泵有杂音/振动
1、管路支撑不稳。
2、输送介质内混有气体。
3、水泵产生气蚀现象。
4、水泵轴承损坏。
5、电机超载发热运行。
1、稳固管路。
2、提高吸入压力、排气。
3、降低真空度。
4、更换轴承。
4
水泵漏水
1、机械密封磨损。
2、泵体有砂孔或者破裂。
3、密封面不平整。
4、安装螺栓松懈。
休整或更换零部件，固定紧螺栓
四、各项保证措施
4.1组织管理保证
在排水施工上不仅需要一套完善、合理的排水系统，还需在管理上予以加强，才能达到预期的效果。
为此不仅成立了专业排水班，设班长1人，副班长1人，设备检修2人，水泵站管理人员2人。
还制定严格的值班制度。
隧道作业面的隧道排水日常工作坚持班长、副班长轮流24h值班制，并制定抽水记录表进行统一管理，发现问题及时处理，汇总问题进行总结分析。
4.2安全技术保障措施
对施工技术人员进行技术和操作培训，针对一些技术特点和操作要领作重点讲解和现场示范。
对用电的排水设备要确保电路安装的正确，检查转向是否正确，设置接地装置及标志，要严格按照安全用电方案办理，做到一机一闸一漏。
水泵的冷却采用下一个泵站抽上来的水直接浇至排水泵上进行冷却。
由于洞内均为渗水，虽然使用水泵为污水泵，一旦在进水口处产生淤积将导致堵泵。
为此，需要对坑内污水进行搅合，施工中采用在水泵与管路的接口处安一处出水口并安装阀门，利用抽水的高压水不断对进水口处进行冲搅，同时利用高压风进行冲吹，防止淤泥的淤积。
针对隧道施工的特点，施工人员对隧道内排水沟及集水坑内污泥杂物要及时进行清理，对管路要定期检查维修，定期用清水进行冲洗。
在集水泵进水口包裹铁窗纱，同时把水泵或进水口放在竹筐内，可以防止污泥及杂物进入而发生堵塞。
当水位下降超过底座，间隙出水时，应立即停机检查，运行一段时间后，须进行维护保养。
及时地进行保养和维修确保设备正常运转的必要措施。
对隧道内的抽水设备要定期进行安全检查，并派专人负责管理，做到24小时轮流值班，建立严格的值班管理制度。
对易损的排水设备及管理配件要有必要的储备和供应上的保障。
五、应急救援预案
为保证可能在将军山隧道施工中发生突泥涌水事故后，急救工作程序化、科学化、机动化，把人员伤亡和经济损失降低到最小程度，并明确在急救预案中的机构设置和相关部门、人员在应急中的职责，特制定本预案。
5.1应急资源
5.1.1人员
中铁十五局成贵铁路项目部桥梁分部成立以项目经理为组长，书记、副经理、总工程师为副组长、各部门负责人、施工现场负责人、调度员、值班电工、抢险人员为组员的应急救援工作小组。
5.1.2物资、机具、设备
报警系统及通讯设备：
对讲机、电话、手机等通讯设备。
应急设施及机具：
防爆电线、电缆、电灯、手电筒、应急灯、移动配电箱等照明所需物料；
装载机、挖掘机、自卸汽车、抽水机等抢险设备。
其它材料工具：
钢筋爬梯、救生绳、救生圈、木材、型钢、铁锹、撬棍、钢丝绳，枕木等。
伤员急救设备：
伤员担架、消毒剂、急救箱。
救护车辆及交通工具：
指挥车、微型车、材料运输车等。
5.1.3洞内紧急逃生设施的设置：
隧道两侧安装钢筋爬梯并挂逃生绳和足够数量的救生圈。
隧道内作业人员密集地段在拱部设置逃生平台并设急救箱。
5.2应急组织机构
5.2.1分部成立应急领导小组
组长：
刘宪军
副组长：
张德才、傅志宇、张家荣
组员：
张晓琛、宋伯华、周良华、虎入林、杨洪德、李忠来
施工现场负责人：
杨洪德
抢险人员：
将军山隧道作业队全体施工人员
5.2.2责权
（1）组长刘宪军全面负责组织应急救援预案的编制、交底、培训和演练，负责启动、实施以及调动所需人员、物料等资源的供给。
（2）副组长张德才、傅志宇、张家荣具体负责发生隧道突泥涌水事故后，应急预案的启动和应急预案的全面实施。
（3）调度：
负责信息收集以及内外部（外部：
当地政府、医疗救护部门的紧急联系电话）、上下级的联络汇报工作，并按规定向上级等相关部门报告；
同时按照领导的决策和安排进行上传下达；
做好急救工作中车辆、物料、人员等的调遣工作。
（4）工程部门：
负责隧道突泥涌水事故应急救援预案的编制和演练培训；
负责应急救援期间抢险方案的制定和风险再评价。
（5）安质部门：
负责隧道突泥涌水事故应急救援预案的编制审核，不断完善应急救援预案。
参与应急救援期间抢险方案的制定和风险再评价。
（6）物资部门：
负责隧道突泥涌水事故应急救援预案所需机电设备、物资、材料的配备。
（7）现场安全员：
负责隧道突泥涌水事故应急救援期间人员的疏散，现场的保护和秩序的维持等工作，并协助有关部门、人员进行事故调查和处理。
（8）财务部门：
负责隧道突泥涌水事故应急救援期间所需资金的筹备、使用和管理。
（9）施工现场负责人：
做好相关人员对隧道突泥涌水事故故应急救援预案的培训和演练工作，并协助应急小组成员进行急救。
（10）抢险人员：
在接到隧道突泥涌水事故消息后,立即组织人员在第一时间赶到事故现场进行事故的抢险（救）工作并协助保护好事故现场。
5.3工作程序
5.3.1报告、联络
（1）发生隧道突泥涌水事故后，施工现场负责人应尽可能的组织疏散和抢险，并立即向分部领导报告，在通讯工具无法接通时，可采用传递方式，争取第一时间，进行救援。
（2）调度立即报告项目部。
（3）项目经理应立即报告项目部并召集应急领导小组成员，应急领导小组成员按照应急预案中规定的责权开展工作。
5.3.2应急报告
隧道突泥涌水事故发生后，项目负责人在1小时内将事故发生的时间、地点、伤亡人数及事故的简要经过用传真或电话报告当地人民政府安全生产监督管理部门和上级主管部门。
5.3.3现场处理
隧道突泥涌水事故有人员伤亡时一般需要进行紧急救护，为了挽救遇难者的生命，在事故现场须毫不犹豫地采取以下急救措施：
（1）组织疏散围观人员、立即抢救被困受伤人员，搀扶受伤人员离开现场救治，对重伤人员立即送往大方县人民医院进行抢救。
（2）立即进行现场封锁，无关人员禁止进入现场，并检查隧道突泥涌水事故后周边的围岩、初期支护状态，对有可能发生的状况进行处理，防止事态的进一步扩大。
（3）对于现场的一些被污染的火工材料、油料等应进行临时隔离保护措施，防止引起爆炸和火灾。
（4）安质、工程部门派专人及时对事故现场进行照相、录像，对现场进行认真、全面地勘验，发现和收集确定事故原因的各种痕迹、物证等。
5.4后续处理
5.4.1现场急救工作完成后，对现场进行隔离，在进行清理工作的同时，加强对现场的保护，现场要有人值班看守，防止闲杂人员入内。
5.4.2项目经理按《生产安全事故报告和调查处理条例》（国务院令第493号）调查程序安排相关部门配合、协助调查；
在征得事故调查小组的同意后，召集各部门研究、讨论制定恢复生产方案。
5.4.3安排对受伤人员进行治疗，把人员伤亡减少到最低程度。
5.4.4工程管理部门研究制定防止事故再次发生的可行性具体措施，并对措施的可靠性进行评估。
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