某隧道排水专项工程施工设计方案.docx

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某隧道排水专项工程施工设计方案

新建蒙西至华中地区铁路煤运通道土建工程MHTJ-15标

隧道排水施工方案

编制：

审核：

审批：

中铁五局集团

蒙华铁路MHTJ-15标段项目经理部

2016年4月

隧道排水施工方案

1、设计依据

（1）隧道施工设计图纸；

（2）《铁路隧道工程施工质量验收标准》等技术规；

（3）隧道水文地质资料；

（4）铁路双线隧道类似工程的相关施工图；

（5）已审批的实施性施工组织设计。

2、工程概况

顺坡施工隧道：

①石家隧道省市卢氏县横涧乡石家村附近，隧道穿越区地层主要为泥质粉砂岩及白云岩，隧道进口里程为DK756+236，出口里程为DK757+012，隧道全长776m，双线单洞，隧道最大埋深约80m，隧道设单面上坡，坡度为5.2‰；②白土坡隧道位于省市卢氏县横涧乡火石坡村，隧道穿越区地层主要为泥质粉砂岩，局部夹砂质泥岩及泥岩，隧道进口里程为DK758+340，出口里程为KD759+849，隧道全长1509m，单洞双线，隧道最大埋深约156m，隧道设单面上坡，进口DK758+340～DK758+900段560m为5.1‰的上坡，DK758+900～DK759+849段949m为5.4‰的上坡。

反坡施工隧道：

①寨隧道位于省市卢氏县，隧道穿越区地层较复杂，主要为泥质粉砂岩及粉砂质泥岩、砂砾岩、岩屑砂岩，隧道进口里程为DK750+670，出口里程为DK751+167，隧道全长497m，双线单洞，隧道最大埋深约87m，隧道设单面上坡加水平段，DK750+670～DK751+000段330m为5.39‰的上坡，其余为平坡段167m；②孟家坡隧道位于省市卢氏县横涧乡境，隧道穿越区地层为黄土、粉砂岩、泥质砂岩、含砾砂岩及白云岩等，隧道进口里程为DK754+625，出口里程为DK756+010，全长1385m，隧道最大埋深约120m，双线单洞，隧道设单面上坡，进口～DK755+000段375m为5.0‰的上坡，DK755+000～DK755+950段900m为5.4‰的上坡，DK755+950～DK756+010段60m为5.2‰的上坡；③家岭隧道位于省市卢氏县横涧乡境，隧道穿越区地层主要为泥质粉砂岩夹砂砾岩，隧道进口里程为DK757+522.72，出口里程为DK757+816，隧道全长293.28m，双线单洞，隧道最大埋深约69m，隧道设单面上坡，坡度为6‰。

2.1、气象

隧址区域属豫西山地温凉湿润区，山峦重叠，沟壑纵横，地势较高，气候温凉。

年平均气温摄氏12.6度左右，最高气温42.1℃，最低气温-19.1℃，最冷月平均气温0.7℃，历年平均降水量647.8mm，年平均降水量为1011.7mm，降水主要集中在7/8/9三个月。

由于受地形和气候带的影响，卢氏县降水量南北差异较大。

2.2、工程地质

寨隧道隧址区覆盖层主要为第四系上更新统黏质黄土及粗圆砾土，其下为上第三系雪家沟组泥质粉砂岩夹粉砂质泥岩、砂砾岩、岩屑砂岩。

孟家坡隧道位于卢氏断陷盆地，隧址表层覆盖黄土，基岩零星出露，隧道穿越黄土，粉砂岩、泥质砂岩、含砾砂岩等软岩地层以及白云岩等可熔岩地层，围岩工程性质较差，局部浅埋，岩体破碎。

石家隧道隧址表层多为黄土覆盖，穿越泥质粉砂岩、砂砾岩，局部夹少量粉砂质泥岩及泥岩，白云岩等，物探揭示隧址区域发育一断层，与洞身交于DK756+807～DK756+828，倾向小里程，推测为性断裂断层面产状为340°∠50°，破碎带宽约30m～40m。

家岭隧道隧址出露基岩为泥质粉砂岩，砂砾岩，局部夹泥岩，泥质粉砂岩岩体产状稳定，表层基岩风化较强烈，节理产状不易量取，洞身段为弱风化泥质粉砂岩，岩体较完整，产状平缓，进出口浅埋段差异风化明显，岩体较破碎。

白土坡隧道隧址出露地层为泥质粉砂岩夹泥岩，洞身为泥岩、泥质粉砂岩地层中。

2.3、水文地质

寨隧道地下水主要为孔隙潜水和基岩裂隙水，大气降水为地下水主要补给来源，水量总体较小，隧道单位长度最大涌水量为0.11m³/d.m，正常涌水量约34m³/d，最大涌水量53m³/d，属弱富水区。

孟家坡隧道地表水主要为大气降水，由于黄土地层渗透性较差，大气降水入渗较少，地下水主要为第四系孔隙水，基岩裂隙水和岩溶水，隧道单位长度最大涌水量小于0.2m³/d.m，属弱富水区。

石家隧道地表水主要以大气降水为主要补给来源，地下水主要为基岩裂隙水和可溶岩岩溶水，水量贫乏，隧季节变化较大，水量总体较小，隧道单位长度最大涌水量为0.073m³/d.m，正常涌水量约35m³/d，最大涌水量55m³/d，为贫水区。

家岭隧道地下水主要有孔潜隙水和基岩裂隙水及构造裂隙水，水量总体较小，隧道单位长度最大涌水量为0.13m³/d.m，对隧道围岩的富水程度进行评价，为弱富水区。

白土坡隧道地表水欠发育，地下水主要为孔潜隙水，根据降雨入渗法预测隧道单位长度最大涌水量为0.31m³/d.m，隧道正常涌水量为300m³/d，最大涌水量为469m³/d，属弱富水区。

3、施工排水方案

3.1、总体施工方案

隧道施工排水份顺坡排水和反坡排水，根据现场施工情况，石家隧道和白土坡隧道为顺坡排水，寨隧道、孟家坡隧道和家岭隧道为反坡排水，所有隧道均属于弱富水区或贫水区。

隧道施工排水可利用排水侧沟自然排水，开挖面至仰拱面间采用机械排水；反坡排水采用分段抽排方式进行排水，施工过程中利用两侧排水沟，根据水量大小每隔一段距离设置集水坑，利用抽水机抽排至主排水管，集水坑可采用用钢板焊接成水箱深，水箱大小可根据每个缓坡带的出水量进行制作。

具体排水示意见下图。

3.2、顺坡排水

石家隧道和白土坡隧道为顺坡排水，隧道施工顺坡排水可利用排水侧沟自然排水，开挖面至仰拱面间采用机械排水。

具体排水示意见下图。

顺坡排水

3.3、反坡排水

寨隧道、孟家坡隧道和家岭隧道为反坡排水，因隧道坡度较缓，对坡度较缓的隧道反坡道施工排水，适合采用较长距离固定式集水坑作为泵站，用小集水泵将开挖面的积水抽到最近的集水坑，再用大功率的泥浆泵通过排水管道将水排到洞外。

如下图：

长距离采用的反坡排水方式示意图

这种方式的优点是所需抽水机较少，需要开挖的集水坑较少，排水泵站较少，缺点是要安装水管较长，抽水机需要跟随坑道的掘进二次拆迁前移。

考虑隧道反坡施工较长以及水泵扬程等因素，每座隧道每200米设置集水坑左右幅各一座。

实际施工时如遇到涌水量较大时可根据具体情况加密，泵站之间采用Φ80mm排水管长距离输送，前方施工掌子面积水采用临时集水坑来收集积水，小集水泵用Φ80mm消防软管将积水收集并输送至最近的较大的集水泵站，对两个固定式排水泵站之间积水采用洞两侧排水沟加横沟自然汇集至高程较低的集水泵站，由最后一级排水泵站传递至洞外污水处理池。

4、设备选型配套

4.1、抽水设备型号选型原则

隧道排水主要为隧道渗水，同时需考虑到施工用水。

水质除地下水的本身成分外，主要还有岩石、石屑、泥浆，同时还有喷射混凝土的回弹物掺杂物，所以除考虑到需排出的水量外，还应考虑到排水的成分组成。

洞水量是逐段递增，在各级泵站的水泵选型上，应按照排水能力递增原则自下而上递增选配。

各级泵站排水能力应充分配备，并有一定的储备能力。

隧道施工后通过对洞水的成分组成分析，其主要水质除地下水的本身成分外，主要还有岩石、石屑、泥浆等成分，泥浆泵考虑选用高效耐磨渣浆泵。

隧道泵站间水量递增较大，为了考虑到在管理、操作维修上的方便，泵站间高差相近，选用型号相同水泵，只是在设备数量上相应增加。

工作面移动水泵，采用移动轻便的水泵，实际操作根据水量大小在数量上予以增减。

4.2需要配用的设备及位置表

隧道选用设备一览表

施工工区

涌水量（m³/d）

水泵型号

水泵数量

备用数量

抽水能力

寨隧道

53

100QJ8-15/3

2

2

5m³/d

孟家坡隧道

277

200QJ32-26/2

8

8

20m³/d

家岭隧道

52

100QJ8-15/3

2

2

5m³/d

5、排水系统

5.1、管路

根据洞水量情况，结合选配的抽水设备，隧道出口端采用小型污水泵、泥浆泵进行给水抽水，因仰拱施工为分段开挖施工，故左右两侧均应在开挖过程中留给水坑，并及时抽水，避免给水给施工带来的不利影响。

5.2、集水坑设置

集水坑设于洞两侧，每隔150m～200m设置1处，同时根据隧道出水量情况予以适当加密。

临时集水坑的容量按该段5min的汇水量加上施工用水量（每工作面5-20m3/d）合计确定，也可根据实际情况进行调整大小。

5.3、排水供电

为确保洞排水正常进行，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。

5.4、其他

工作面排水采用移动式水泵，管路为Φ80mm消防软管，抽排至就近泵站或临时集水坑。

为确保洞道路无水干爽，必须修建好两侧排水沟，确保洞渗水通过侧沟引入集水坑，防止在洞道路上漫流。

6、管线布置

排水管布置，充分考虑隧道洞所有管线的布置形式，做到合理布置、安全使用、规施工，具体管线布置见下图：

7、污水排放

洞污水抽出后，排至洞口污水沉淀池，经三级沉淀达标后排出，沉淀池采用过滤窗连接排放。

8、突泥、涌水事故处理

当施工至软弱破碎、地下水发育段时，需实施超前地质探测预报，设计有超前地质钻探预报方案时，按设计进行施作，设计无超前地质预报时，一般采取超长钻眼（钻眼长度5m以上），以探知前方围岩地质情况，根据所钻探的地质情况，及时反馈至工区领导和技术室，分析突水、涌泥可能性。

若有突泥涌水可能性，有设计则按设计方案进行处理，若设计无针对性施工方案，立即上报监理部、及业主等，要求设计相应的施工方案，防止突泥涌水的发生。

发生突泥、涌水事故之后，应立即启动工区制定的突泥涌水应急预案，同时根据流量大小确定引排水方案，尽快排除洞积水，确保后续处理措施的及早进行。

9、排水施工管理

（1）配备足够、富裕的抽水设备，保证施工生产安全和工程进度。

（2）完善各种排水机械设备的安全操作规程和维护保养细则，并向操作和维修人员交底。

认真做好机械设备的管用养修，避免在进行排水时出现故障，从而影响施工。

（3）配备专人负责工程排水工作，对每天排水情况进行记录，并对数据及时分析，以指导下步工作。

（4）通过多种超前水平钻探及综合物探手段相互印证，提前确定可能发生突、涌水的位置或段落，以防发生严重的后果。

（5）配备相应的发电机，出现停电时由发电机组发电进行排水。

（6）在隧洞每一泵站处高压风管加设接头，在出现应急或管路检修时作为应急管道使用。