隧道反坡排水施工方案Word下载.docx

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围岩破碎，渗水量大，渗水不间断汇流，给施工带来了很大难度。

其中宝峰山隧道1#斜井正洞经过一条大断层（栗木-恭城区域性大断层）和一条背斜（凉亭背斜）。

我单位根据具体情况，在斜井及正洞内布置了大量的抽排水设备和管道，24小时不间断的抽排，及时排除隧道内积水，确保了隧道的顺利施工。

一、原设计水文地质情况

（一）地表水发育特征

宝峰山隧道1#斜井段位于广西桂林市以东，阳朔县以北凉亭村附近，洞身测段属剥蚀高，中山地貌，绝对高程200-1300m，相对高差最大达950m，自然坡度一般20~65度，地形起伏较大，坡陡沟深，沟谷多呈“V”字形。

年平均降雨量1677mm，最大2199mm，最小1219mm，4~8月为雨季，降雨量占全年60%，十一月到二月为枯季，降雨量占全年15%。

测区水系属珠江桂江水系，漓江支流，地表河流发育，水系沿构造发育，形成许多深切沟谷，支沟时有流水，主沟常年有水流，由大气降雨控制及上游水补给，流量受季节变化影响大，以蒸发，下渗和径流等形式排泄。

（二）地下水发育特征

测区地下水以土层孔隙水、基岩裂隙水、溶隙水位主。

基岩裂隙水由于地质构造的活动，断裂及构造节理裂隙发育，为地下水的富集提供了良好的空间，在节理密集地带或断裂破碎带附近地下水量较大，水量丰富，因此在隧道施工过程中，节理裂隙密集带或断裂破碎带附近可能会遇到股状涌水，应做好引排水处理措施。

（三）隧道涌水量预测

本隧最大涌水量：

Q平常期=56010m3/d，Q雨期=84015m3/d。

三、总体方案

㈠、斜井反坡排水

正常施工时：

斜井采取反坡排水。

反坡排水采取固定泵站与集水井（坑）相结合的方式进行抽排，斜井内距掌子面200～300m在洞侧设置一临时集水井，用于污水沉淀。

固定泵站的位置根据具体施工时涌水量大小进行设置。

泵站安装大功率水泵，分级将污水抽至洞口沉淀池再次沉淀达标后排放。

应急抽水时：

备用变压器和备用抽水泵组成应急排水系统，水泵直接布置在出水点，将高压风管改装成排水管路。

㈡、正洞反坡排水

正洞反坡排水阶段为：

斜井承担的正洞开挖不具备顺坡排水条件时必须采取反坡排水措施。

在斜井与正洞交点附近设置一大型泵站（交叉口固定泵站），将汇集的水流通过斜井泵站抽排至洞外沉淀池。

正洞反坡施工段水量较小时每隔300m设置一座集水井；

当开挖面遇涌水量较大时泵站设置在开挖面安全范围内。

泵站抽排能力根据该段涌水量设计；

顺坡排水施工里程段水流集中汇于斜井交叉口固定泵站。

由于正洞坡度较小，集水坑每隔500米设置一处，为保证正洞车辆运输畅通，聚水坑结合横通道或综合洞室位置设置。

聚水坑采用片石砌筑，坑内采用水泥砂浆抹面，同时掌子面配备2～3台污水泵，防止掌子面出现涌水。

斜井采用机械排水，由于斜井洞口与正洞交叉口高差较大，为防止突然涌水，抽水设备选用大功率水泵，多级泵站抽水。

施工工作面积水采用移动式潜水泵抽至就近的泵站或临时积水坑内，其余已经施工地段出水经临时集水坑自然汇积到泵站水池内。

由工作泵将水经管路抽排至交叉口泵站，如此接力抽排到洞外污水池经处理后排放。

㈢、排水供电布置

根据建设单位“关于反坡排水隧道需配置备用电源的文件通知”，结合所在区域的电网结构布局及施工现场实际情况。

为保障洞内抽水设备正常运转，布置两条高压线路进洞。

分别是10KVA、35KVA线路，以避免某一电网停电对排水系统运行造成的影响。

㈣、反坡排水实施方案

1、斜井施工阶段抽水方案

抽水系统的布置：

斜井施工过程中因涌水量较大，分别在X1K0+970、X1K0+480、X1K0+030里程处设置固定泵站，在X1K1+180、X1K0+670、X1K0+280处设置临时泵站。

具布置详见图1。

供电系统的布置：

斜井掘进1100m后，为保障洞内抽水设备正常运转，布设高压进洞线路（10KVA），并安装1台800KVA变压器，设置里程为X1K0+380。

2、正洞施工阶段抽水方案

进入正洞施工后在DK481+800处设置固定泵站，在DK482+300、D3K481+300设置临时泵站，正洞反坡施工方向分别布置排水系统。

具体布置详见图2。

在斜井X1K0+380处设置1台800KVA变压器为交叉口泵站供应电源。

从交叉口至贵阳方向1000m范围内排水用电由斜井X1K0+380处的变压器直接引出。

当施工至1000m范围外时，在DK481+964综合洞室内增设1台800KVA变压器，供贵阳方向的抽水用电。

3、斜井阶段与正洞阶段设备及管路配置

图1宝峰山隧道1#斜井.斜井施工阶段反坡排水系统布置图

图2宝峰山隧道1#斜井正洞施工反坡排水系统布置图

四、设备选型配套

1、设备选型的理论分析

根据一号斜井设计资料及涌水状况，考虑到隧道突发涌水情况的出现，其最大应急排水能力应达到31800m3/d,即每小时排水能力为1325m3/h,所有泵站排水管均采用钢管进行安装。

从正洞一级泵站到斜井三级泵站高差为4.64m,水泵考虑克服抽水高差以外，还考虑排水管道的水头损失（即扬程损失），按照如下公式计算水头损失：

式中：

λ为水管摩阻系数，采用的水管为普通钢管，取值0.024；

L为水管长度；

d为水管内径；

v为管内流速，取2.5m/s；

g为重力加速度，取9.81；

以直径为200mm为例，每1000m水管的水头损失为38.5m，另外考虑每组管管均至少将安装两组闸阀、两组单向阀及一组以上三通或弯头时造成的水头局部损失，从正洞一级泵站至斜井三级泵站的排水理论所需扬程为18.44m，另考虑到1.1以上的扬程保证系数，所配备的水泵均在48.72m扬程以上。

同理，斜井三级泵站至二级泵站高差37.89m，水管长度450m，配置水泵扬程要在60.74m以上，二级泵站至一级泵站高差42.39m，水管长度490m，配置水泵扬程要在67.38m以上，一级泵站至斜井口高差42.39m，水管长度560m（包含50m洞外管路），配置水泵扬程要在70.35m以上。

根据对隧道内涌水情况的分析，其紧急排水能力需达到1325m3/h以上，为此，斜井井身内的管道布设应以大管道为主，钢管流速取值为2.0～3.0m/s，应急抽排水时加大水泵设备，管内流速按2.0m/s考虑，其管道总断面积应达到0.184m2；

按照正常排水考虑时，流速取1.5m/s，其排水能力为900m3/h，所需管道总断面积为0.167m2。

根据隧道昼夜涌水量并考虑一定的富裕系数，在排水设备满足要求的前提下，结合技术和经济两方面进行抽水钢管直径的选取d。

其中Q为管流量（m3/s），

为管道允许流速（m/s），参考一般抽水钢管流速取值为2.0～3.0m/s，根据上述公式计算结果如表1所示。

表1管道直径选取计算表

序号

计算管径

理论需要排数

备注

采取措施

应急排水

正常排水

1

100

24

22

管径太小，排数太多，不利于水泵配置

舍弃

2

150

11

10

排数多，不经济

可以考虑

3

200

6

比较经济，实用

4

250

经济，实用

考虑

5

300

管径太大，不利于施工

350

为了提高抽水设备及管道的利用率，且确保有一定的富裕系数，在进入正常施工后，在斜井范围内采用不同管径搭配使用，配四排φ200、一排φ150钢管，另在突发涌水时启动应急预案，将高压供水管和高压供风管用作排水使用。

在水泵电机的选型，应综合考虑能量利用、电机功效、电机安全系数及扬程等等，按以下经验公式配备电机功率：

电机功率=流量（m3/h）×

扬程（m）×

9.81/（3600×

功效）

电机功效一般取0.5～0.75，水泵越大，功效越高。

结合市场现有水泵型号以及可能定型生产的规格，对拟使用的各种水泵功率计算如表2所示。

表2水泵电机功率一览表

配套管径

扬程（m）

流量（m3/h）

计算流速（m/s）

安装部位

功效

计算功率（KW）

选用功率（KW）

75

285

2.521

斜井泵站

0.70

83.21

90

185

2.903

54.01

55

50

206

1.826

正洞泵站

40.10

25

1.769

19.46

根据目前涌水水位及容水量，为达到操作方面，作业循环时间短的目的，在水位降至安全水位之前，其主泵站均需随着水位下降而移动，根据同类型号水泵配置情况，建立三组移动泵站，采用轮胎行走式移动泵站平台，除此之后，在每一作业面再设置2~4台7.5kw水泵，以配合主泵站抽水及其它较小坑洼处积水，其主泵站具体配置情况如表3所示。

五、排水系统

1、管路

根据洞内最大水量情况，结合选配的抽水设备，管路均为无缝钢管。

突发涌水采用一套φ325mm管路（高压风管）和用一套φ100mm管路（高压水管），作为应急排水管路。

2、临时集水坑

斜井内临时积水坑设在洞内右侧，每隔300米设置一处（临时泵站）。

临时积水坑尺寸为：

15m（长）×

4m（宽）×

2.5m（深），容量150m3。

正洞内临时集水坑每隔250米设置一处，临时积水坑尺寸为：

5.9m（宽）×

1.6m（深），容量141.6m3。

3、固定泵站

固定泵站为正洞泵站、斜井泵站。

一号斜井由于高差较大（122.76m），斜井内设固定泵站3处，泵站水仓结构尺寸为：

30m（长）×

5.0m（宽）×

2.8m（深），容量280m3。

泵站设在进洞左侧。

正洞反坡长度1740m，在1000m处设置泵站，泵站水仓为单幅仰拱施工后未施工的填充位置尺寸：

1.6m（深），容量283m3

表2泵站布置表

泵站名称

里程

净高差

排水距离

理论计算杨程

配备扬程

使用情况

一级

X1K0+970

42.39

560

70.345

永久

二级

X1K0+480

490

67.38

三级

X1K0+030

37.89

450

60.74

DK482+300

2.34

530

23.75

临时

DK481+800

4.64

1030

48.72

DK481+300

2.25

500

23.65

水泵配置情况

斜井一、二、三级泵站各配置300m3/h、75m、90KW/h各5台（一台备用），200m3/h、75m、55KW/h各2台（一台备用）

4、其他

掌子面排水采用移动式水泵，管路为φ159mm消防软管，抽排至临时积水坑内，再用移动式水泵，管路为φ159mm钢管，抽排至正洞泵站。

六、排水管理和实施

1、人员安排

班长1人/班、抽水工3人～4/班、电工1人/班，每天3班。

2、运行和检修

⑴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。

⑵电泵的冷却，采用下一个泵站抽上来的水直接浇至电泵上进行冷却。

⑶施工中在水泵与管路的接口处安一个φ20mm出水口，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，防止污泥的淤积。

⑷施工人员及时对坑内污泥杂物进行清理。

⑸在进水口仓裹铁窗纱，同时把水泵（工作面移动式）或进水口施在竹筐内，可以防止污泥及杂物的进入而发生堵塞。

⑹当水位下降超过底座，间歇出水时，应立即停机进行检查；

运行一定时间后，须进行维护保养。

及时地进行保养和维修是确保设备正常运转的必要措施。

3、值班制度

工作人员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。

七、应急措施

进入正洞施工后在排水系统上增设1套设备和管路作为应急措施。

管路与正常施工排水管路平行布置。

一旦遇到突水、涌水现象，即开启应急排水。

八、污水处理

洞内施工排放的污水须经沉淀、隔油、气浮处理。

处理后的水尽量用于喷洒道路，排放的水一定要经检验达标后才预排入河沟。

沉淀池内淤泥用吸泥泵抽出后集中晾干，而后装运至弃碴场内统一堆弃。

污水处理系统见图2。

图2污水沉淀净化处理示意图