隧道斜井抽排水方案.docx
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隧道斜井抽排水方案
一号斜井抽排水专项施工方案
1编制依据
（1）《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）
（2）《给水排水工程快速设计手册》
（3）《铁路隧道辅助坑道技术规范》（TB10109-95）
（4）《改建铁路成都至昆明线峨眉至米易段扩能工程施工图（EMZQ-9）DK356+287.5小相岭隧道设计图》（成昆峨米施隧-26第1～4册）
（5）当地的水文、气象及本项目的地质资料
（6）业主对本合同段工程的质量和工期要求
（7）我公司拥有的科技成果、工法成果、管理水平、现有的技术装备力量和多年积累的类似施工经验
2编制原则
（1）遵循招标文件条款的原则，积极响应招标文件的各项条款及要求。
（2）在认真、全面理解设计文件的基础上，使施工技术先进，施工方案可行，重信誉守合同，坚持“科学组织、合理投入、优质安全、快速高效、不留后患”的指导思想。
（3）严格执行施工过程中涉及的相关规范、规程和技术标准。
（4）贯彻执行国家和当地政府的方针政策、遵守法律法规、尊重当地的民风民俗。
（5）重视生态环境保护，在施工期间及竣工通车后严禁水土流失，不破坏当地环境。
3工程概况
3.1设计概况
（1）工程概况
本标段起讫里程：
DK345+151.69～DK367+182.79，全长22.031km。
主要工程量包括小相岭隧道（长度21.775km，设一座贯通平导，分进口、出口、一号斜井、二号斜井分别组织施工）。
其中一号斜井全长2.425km，斜井中线与平导中线交于PDK350+000，对应左线线路里程DK350+000，斜井最大纵坡10.2%，综合坡度9.3%，采用无轨双车道运输，内净空尺寸为7.5m（宽）×6.2m（高），斜井与大里程端平面夹角141°45’57''。
计划承担主隧道6060m（DK350+000～DK4356+060）和平导隧道6060m（PDK350+000～PDK356+0060）施工任务。
主隧道和服务隧道线间距为30m,主隧道底板比安全隧道底板低60cm。
（2）地表水
测区内地表水主要为地表沟水，水塘水及少量水田水，水量随季节性变化较大，沟水旱季流量较小，雨季流量较大。
受大气降水补给，以蒸发及地下径流等形式排泄。
（3）地下水
地下水较发育，主要为基岩裂隙水及岩溶水。
1）基岩裂隙水：
主要赋存于砂岩等易富水地层的裂隙中，水量较丰富。
2岩溶水：
主要指存在等影组白云质灰岩、白云岩的地下水，水量较丰富。
根据DZ-XXL-05钻孔揭示，稳定水位高程在2011.11m，隧道路基线高程约1862m.比路肩高程高约151m.推测水头压力约1.51MPa。
分析认为，该岩溶段位于岩溶的水平循环带。
隧道施工可能遇到突水、涌泥。
应加强超前地质预报及红外线探水、打超前钻孔，降低岩溶突水的风险。
3.2地质情况
小相岭隧道一号斜井属于中山剥蚀地貌，斜井洞身穿越岩性为侏罗纪系中统（J2x）新村组泥岩、砂岩、页岩，侏罗系中统益门组（J2y）泥岩、粉砂岩夹长石石英砂岩及泥灰岩，上三叠系白果湾组（T3b）砂岩、页岩、粉砂岩夹炭质页岩及煤，洞身穿越地段大部分为软质岩及时代古老、受构造影响严重、破碎的硬质岩。
地层岩性分述如下：
<8-1>粉质黏土（Q4dl+el）：
黄褐色、灰褐色，硬塑，夹少量碎石角砾，Φ10～50mm，一般厚0～3m，属Ⅱ级普通土，D组填料。
<14-4>泥岩、砂岩、页岩（J2x）：
紫红、深紫红色，含粉砂质，中～中厚层状长石石英砂岩、细砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩。
节理较发育。
强风化带（W3）厚2～6m，属Ⅳ级软石，C组填料；弱风化带（W2）属Ⅳ级软石，B组填料。
下伏益门组假整合接触。
厚545～1023m。
<14-5>泥岩、粉砂岩夹长石石英砂岩及泥灰岩（J1y）：
该地层分为两段。
上段（J2y2）岩性为紫红色泥岩、粉砂岩夹砂岩。
下段（J2y1）岩性为紫红、灰绿色薄、中厚层状砂岩及砾状灰岩。
其底部一套厚3～8m的中粒砂岩与三叠系上统白果湾组（T3b）为分界标志。
弱风化带（W2），属Ⅳ级软石，B组填料。
厚142～392m。
<14-6>砂岩、页岩、粉砂岩夹炭质页岩及煤（T3b）：
灰色中、厚层状细、中粒岩屑石英砂岩—粉砂岩—深灰色炭质水云母粘土岩—页岩。
底部夹两层各厚0.25—0.45m的煤层。
含大量植物化石碎片。
弱风化带（W2），属Ⅳ级软石，B组填料。
厚398～890m。
据资料记载，在1881年6月，越西发生过震中烈度为Ⅵ级的强震。
主要是有新构造运动引起的。
新构造活动带与老断裂带基本一致。
3.3.工期情况
根据成昆铁路峨眉至米易段扩能工程站前工程EMZQ-9标《实施性施工组织设计》，一号斜井计划于2018年6月16日完成与平导联通。
3.4一号斜井最大涌水量
一号斜井为无轨运输，井身坡度大，地下水发育，根据施组计划，与平导贯通里程为DK349+650，根据隧道设计涌水量计算，一号斜井至平导贯通段最大水量见下表。
表3-1一号斜井平导与进口段水量统计表
序号
名称
里程
长度
最大水量（m3/d）
1
正洞
DK349+900—DK351+040
1140
5011
2
平导
PDK349+650—PDK351+646
1996
6074
3
一号斜井
X1DK0+000—X1DK2+425
2425
3000
合计
14085
此段施工最大涌水量Q总=14085m3/d，即最大小时流量Q1=14085/24=587m3/h。
斜井井身最大小时涌水量Q2=3000÷24=125m3/h。
4排水方案
4.1一号斜井排水总体方案
一号斜井排水的总体思路：
一号斜井长度2425m，垂高约226m，斜井井底平导置设固定泵站直接抽排水至洞外；在斜井井身施工期间，考虑斜井涌水水量，在井身施工前期分别设两级临时泵站接力式排水至井口外，即掌子面设临时积水坑→移动泵站（9m3移动水箱（1.5m×3m×2m）→1#临时泵站沉淀池→1#临时泵站→2#临时泵沉淀池→2#临时泵站→洞外沉淀池，经沉淀达标后排放。
在井身施工后期，考虑设置排水泵站级数增多，出现故障的机率会相应增加，因此离井底100m（X1DK0+100）处设置过渡泵站，过渡泵站主要承担斜井和正洞固定泵站建成前隧道内的排水任务，即掌子面集水坑→过渡固定泵站沉淀池→过渡固定泵站→洞外沉淀池。
当平导小里程开挖至PDK349+700里程处时，设置平导固定泵站，该泵站主要承担斜井、正洞和平导施工隧道内的排水任务；即掌子面集水坑→井底固定泵站沉淀池→井底固定泵站→洞外沉淀池。
当平导进口至井底段贯通后，固定泵站停止使用，正洞、平导的水全部经平导顺流至洞外。
排水泵站布置见附图1：
4.2排水分步方案
（1）掌子面开挖离井口在200m（X1DK2+225）范围之内
当掌子面开挖离井口在200m范围之内时，采用多台高扬程污水泵直接抽排水至洞外沉淀池。
（2）掌子面开挖离井口在200m（X1DK2+225）到775m（X1DK1+650）范围之内时，当掌子面离井口距离超过200m时,设一移动泵站，掌子面污水泵抽排水至移动泵站，再由移动泵站直接抽排至洞外，随着开挖面向前掘进，移动泵站随着掌子面前移；当斜井施工距井口到775m（X1DK1+650）时，在井身右侧边墙开挖一洞室，设置一号临时泵站。
临时泵站水泵所需扬程为
HB=HSY/ηg=（72+4）÷0.74=102.7m
式中
HB——水泵所需扬程，
；
HSY——侧地高度，即吸水井最低水位至排水管出口间的高度差，一般可取HSY=井底与地面标高差+4；
ηg——管路效率。
当管路在立井中铺设时，ηg=0.9～0.89；当管路在斜井中铺设，且倾角
>30°时,ηg=0.83～0.8；
＝30°～20°时，ηg＝0.8～0.77；
＜20°时，ηg＝0.77～0.74
（3）掌子面开挖离井口775m（X1DK1+650）到1550m（X1DK0+875）范围之内时
掌子面污水泵直接抽排至一号临时泵站，当开挖距一号临时泵站200米时再按井口至一号临时泵站安装方案安装移动泵站，当开挖至X1DK0+755里程时，在X1DK0+875处设置2#临时泵站。
（4）掌子面开挖离井口1550m（X1DK0+875）到2325m（X1DK0+100）范围之内时
掌子面污水泵抽排水至2#临时泵站，由2#临时泵站抽排至一号临时泵站将水抽排至井外。
随着开挖面向前掘进，移动泵站随着掌子面前移，当开挖至X1DK0+050里程时，在X1DK0+100里程处设置一过渡泵站，由过渡泵站直接抽排水至井口。
此泵站水泵所需扬程为
HB=HSY/ηg=（217+4）÷0.74=298.6m
（5）掌子面开挖离井口2325m（X1DK0+100）到井底朝平导小里程方向300m（PDK349+650）范围之内时
掌子面污水泵抽排水至过渡泵站，由过渡泵站抽排至井外。
随着平导开挖面向进口掘进，当平导小里程开挖至PDK349+650里程处时，在平导的左侧边墙上开挖1个洞室作为平导永久性固定泵站（正洞路面高程高于平导路面，正洞的水顺流至平导）。
固定泵站距斜井井口的高差为229m，此泵站抽排至洞口需要的扬程为：
HB=HSY/ηg=（229+4）÷0.74=314.9m
（6）平导小里程方向贯通之前
正洞DK349+900～DK356+020段和平导PDK349+650～DK356+090平导段全部为顺坡，平导的水直接流至固定泵站集水池内，但正洞要开展仰拱施工，所以在仰拱施工前方施做临时集水坑，截断前面的流水，再安装3台污水经泵经DN150管路抽排至固定泵站集水池内，最终由固定泵站直接抽排出井外。
（7）平导小里程方向贯通之后
固定泵站停止使用，平导的水全部经平导顺流至洞外。
正洞仰拱施工前方施做临时集水坑，截断前面的流水，再安装污水经泵经DN150管路抽排至平导排水沟内，最终经平导顺流至洞外。
4.3辅助洞室大小确定
根据《TB10109-95铁路隧道辅助坑道技术规范》规定：
斜井、竖井水仓容积宜按泵站10min～15min排水能力设计。
（1）临时泵站设计
按最大水量150m3/h测算，临时泵站水仓应不小于30m3，考虑到与井身倒车、变压器洞室大小一致，便于施工，临时泵站断面设计为6×1.5×5×4.5m（宽×深×长×高）。
（2）固定泵站及对应沉淀池设计
一号斜井正洞、平导与进口平导贯通前设计涌水量为705m3/h，则平固定泵站容积应不小于140m3，考虑停电、电压不稳等影响因素，固定固定泵站水仓容积计划为180m3。
为减少水中杂物对抽水机、排水管路的影响，在固定泵站洞口方向10m的位置设置一处沉淀池。
固定泵站和沉淀池水仓断面分别为9×2×10m、10×2×10m（宽×深×长）。
沉淀池与水仓采用50cm厚混凝土隔墙。
（3）变压器洞室设计
在每级泵站对面施作1处变压器洞室，断面为6×6×4.5m（宽×长×高）。
4.4抽数设备配置方案
（1）设备配置原则
根据《TB10109-95铁路隧道辅助坑道技术规范》规定：
1）泵站应设有工作和备用的水泵及排水管，其工作泵和排水管的能力，应能在20小时内排出隧道24小时的设计涌水量；备用水泵的配备能力不小于工作水泵的总能力；
2）工作的水泵和排水管路以及备用的水泵和排水管路的总能力应能在20小时内排出隧道24小时的最大涌水量
（2）不考虑突发涌水情况下的大功率抽水机的备用问题。
抽水设备按照用一备一的原则进行配置，检修数量配置由施工单位考虑。
（3）抽水设备配置计算过程
工作泵与备用泵工作能力等同（泵站总抽水能力是工作水泵的2倍），则掌子面、临时泵站、过渡泵站和固定泵站水泵配置能力可按如下方式计算：
587×24÷20×2=14088m3/h；则各级泵站抽水设备配置如下：
表4-1一号斜井抽水设备配置表
序号
部位
作业面
功率
额定流量,扬程
数量
变压器
抽水能力
备注
1
斜井
斜井掌子面
7.5KW
100m3/h,30m
3
2
移动水箱
30KW
80m3/h,90m
4
3
一号临时泵站
75KW
150m3/h,110m
2
500KVA1台
300m3/h
4
2#临时泵站
75KW
150m3/h,110m
2
500KVA1台
300m3/h
5
过渡泵站
220KW
155m3/h,335m
2
800KVA1台
310m3/h
6
正洞平导
井底固定泵站
450KW
280m3/h,344m
6
2000KVA2台
1680m3/h
7
进口掌子面
4KW
25m3/h,32m
4
8
进口仰拱
7.5KW
100m3/h,30m
4
5抽排水电力、管路系统设计
5.1排水管路设计
根据《给水排水工程快速设计手册》2.3管径计算d2=4Q/∏/V，最高和最低允许流速：
（1）为防止发生水锤现象，最大流速不超过2.5～3.0m/s。
（2）当输送浑水时，为避免管内淤积，最小流速应大于0.6m/s。
各抽水机排水管径选择要求及出水口管径大小
表5-1一号斜井抽水设备配置表
序号
功率（KW）
额定流量（m3/h）
管径选择（mm）
出水口管径
最大
最小
1
75
150
318
63
150
2
220
155
710
109
200
3
450
280
730
146
200
决定斜井段排水管路采用4趟φ219mm焊管排水管路，为便于管路检修和保护抽水设备，每趟排水管每隔400m安装1个铸钢闸阀，每台抽水机的管路前安装1个止回阀。
正洞期间，隧道进、出口方向各布置1趟159mm排水管路。
具体数量如下：
表5-2排水管路材料使用统计表
序号
名称
规格
单位
数量
合计
斜井
正洞
1
排水管
φ219mm
m
13200
0
13200
2
法兰盘
个
4400
0
4400
3
高压垫圈
个
2200
0
2200
4
铸钢闸阀
个
33
0
33
5
止回阀
个
4
0
4
6
排水管
φ159mm
m
0
13000
13000
7
法兰盘
个
0
4336
4336
8
胶垫
个
0
0
0
9
高压垫圈
个
0
2168
2168
10
铸钢闸阀
个
0
33
33
11
止回阀
个
0
2
2
5.2排水电力设计
从进口变电站使用趟10KV高压网电供一号斜井抽排水用电，井口位置设置4台500KW柴油发电机组并联，1台2000KVA变压器作为抽排水备用电源系统。
斜井左侧边墙挂设2趟75m2铜芯高压电缆为井底抽水变电站供电。
抽排水电力布置见附图2：
6在洞外增加防水、防汛及防山洪措施
（1）在斜井出口做好排水设施，永临结合，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篦子，做到排水和行车互不影响。
雨季少量的地表水进洞立即启动排水系统防止隧道积水。
（2）对斜井出口附近的水流及地势情况加以调查，并对洞口100m范围以内可能对隧道施工造成影响的河道溪流，在雨季加以监控，必要时设专人值班，及时掌握汛情，并制定相应的应急预案，在洞外增加防洪措施，储备必要的防洪物资，在必要时封堵洞口，以防止山洪倒灌进洞。
（3）对斜井出口上方的山坡、山谷等地貌情况加以调查，及时发现隧道洞口上游山谷及坡顶的积水情况，防止在雨季出现堰塞湖及“洞顶湖”等情况，发现时做到及时疏导排放，以防止发生山洪突发危及隧道安全施工。
7各项管理措施
7.1组织管理保证
（1）在排水施工上不仅需要一套完善、合理的排水系统，还需在管理上预以加强才能达到预期的效果。
为此不仅成立了专业排水队，还要制定了相应的管理措施。
（2）成立了专业排水队
针对每个隧道工作面的排水情况，成立一个专业排水队，每个队设队长1人、副队长1人、设备检修2人、排水工班2个班，每班组成：
工班长1人、泵站管理员2人每站、工作面操作人员3人，合计人数：
16人；
（3）建立严格的值班制度
每个隧道作业面的隧道排水日常工作坚持队长、副队长轮流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。
7.2安全技术保障措施
（1）对施工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并现场示范。
（2）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；严格按照临时用电方案作业，严格执行“三相五线制和三级配电两级保护”的临时用电制度，实行“一机”、“一闸”“一箱”“一漏”。
（3）各泵站处，扬程均大于100m管路上均配置止回阀，以防发生水锤现象，造成电泵损坏。
（4）在集水泵进水口包裹铁窗纱，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。
（5）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。
（6）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，建立严格值班管理制度。
（7）对易损的排水设备及管配件要有必要的储备和供应上的保障。
排水施工不仅需要一套完善、合理的排水系统，还需加强管理，才能达到预期的效果。
为此，需成立专业排水作业队，同时制定严格的值班制度，隧道排水日常工作坚持队长和副队长轮流24小时值班，并制定抽水记录表统一管理，发现问题及时解决，保证隧道内能持续抽排水至洞外。
8涌水应急
为对潜在的隧道涌水事故做出应急准备，在事故发生时，控制或中断的进一步事故危害，保护人员安全，同时兼顾财产安全，以最大限度降低事故损失程度。
当涌水量大于1120m3/h时，立即启用斜井段高压供风管路（φ219mm）和高压供水管路（φ159mm），同步再分别增架一趟高压风水管路，以保持当突然瞬间增大500m3/h涌水时有足够管路排水。
同时根据现场情况，建立了涌水应急救援指挥领导小组，下设应急救援组，后勤保障组，治安保卫组、技术分析组、善后处理组应急工作，根据涌水应急预案，需配备如下救援物资：
表8-1应急救援物质
编号
材料/设备名称
规格
数量
单位
备注
1
注浆机
KBY-50/7
3
台
注浆堵水用
2
水泥
P.0.42.5
40
t
注浆堵水用
3
水玻璃
40Be'
10
t
注浆堵水用
4
应急灯
/
10
个
洞内每100米一个
5
对讲机
/
5
部
井底井口各不少于2个
6
救生衣
/
60
套
作业面施工人员各一套
7
救生绳
/
1000
m
沿所有路径挂设
8
高音喇叭
/
3
个
9
砂袋
30kg
100
袋
编织袋装河砂，易耗
10
氧气袋
/
20
个
11
担架
/
3
个
12
挖、装、运机械
和井身施工共用
9设备管理
（1）所有机械实行挂牌制，坚持“三定四包”，即定人、定机、定岗位；包保管、包使用、包保养、包任务、做到职责分明。
（2）机械操作人员，必须认真如实填写《设备运转记录日报表》，统一考核机械的良好率和使用率。
（3）操作人员要做到班前检查机况，班后擦拭机体，使设备外观整洁，达到“三无”和“四不漏”（即无污垢、无锈蚀、无碰伤、不漏油、不漏水、不漏气、不漏电）。
（4）操作人员要严格按照本机说明书要求，按质、按量、按时加油，按时换油，保证油、水、气路畅通，保证设备经常处于良好状态下运行。
（5）机械操作人员要做到“三懂、四会”（懂原理、懂构造、懂性能；会使用、会保养、会检查、会排除故障），从而达到正确使用机械，按规定保养，严格按安全技术操作规程精心操作。
（6）机械操作人员认真填写交接班记录，消耗记录，力求准确齐全。
（7）机械操作人员有权拒绝有碍于机械安全运转的施工安排，确保安全生产。
10日常保养及维（修）护
（1）机械保修工作必须坚持“养修并重，预防为主”的原则，做到定期保养，计划维修，保证机械处于完好可控状态。
（2）维修人员应按规定的作业内容认真完成机械的例行保养和一级保养。
1）例行保养内容：
清洁、紧固、调整、润滑、防腐，注重机械在每班作业前后及运转中的检查保养，中心内容是检查，主要检查要害部位和易损部位。
2）一级保养内容：
完成例行保养的一切工作，清洁各种滤芯，检查各部的工作情况，排除隐患，按规定检查和补充润滑油脂，调整有关参数，使其符合标准。
3）当生产任务和保修任务发生矛盾时，可采取一些非常措施，确保按规定进行强制保修。
4）由于整个抽排水系统比较庞大，地下水比较浑浊，对水泵磨损较严重，如果出现故障，为避免工作面被淹或发生更为严重的淹井事故，对易耗配件应有由足够的储备。
11注意事项
（1）线路架设要顺直，与风水管分离。
（2）配电盘的盖、锁要齐全，由专人管理。
（3）洞内电线、电缆应绝缘良好，有破损应及时包扎，破损严重应及时更换，严禁有裸露现象。
（4）有必要进行带电作业时，作业人员须经过专门训练，带电作业，应单线操作，并在技术熟练的电工人员监护下，做好安全防护后，才可进行。
（5）电器设备的金属外壳必须可靠接地或接零，在一个系统供电范围内，接地接零不能混用。
其接地的接地体与引上线要联接牢固，不能绑扎缠绕。
（6）洞内接照明线和机具线路时，应注意次序：
接线时，应从灯具、机具安向电源。
断电时，应先拆除电源一侧。
（7）装设铁壳开关的进出线处都要有防护圈。
外壳应有效的接地。
操作闸刀开关时，一定要先把胶盖盖好，防止短路电弧，熔丝熔断飞溅伤人。
（8）在电器设备和线路上工作前，应断开电源，取出熔断器，悬挂“有人工作，禁止合闸”的标示牌，以防误合闸发生事故。
即使采取了停电措施，仍须验明确实无电后方可工作。
（9）电力工作人员进行检修时，必须两人一起进行工作，并要切实做好防护措施。
（10）电器设备发生故障后，应由电工修理，非电力工作人员不准进行修理，所有电器设备不准带病运行。
（11）操作保修人员工必须思想集中，遵守劳动纪律，在机械未停稳时不得接触运动件或对其修理，机械运转前必须检查，确认各部状态良好正常，做好启动前的各项准备后方可启动。
（12）所有电器设备都应按《电力设备接地设计技术规程》之规定，做好接地、接零工作或加装漏电保护器。
（13）机械设备安全保护装置（如各种仪表、安全阀、力矩限制器、熔断器、限位器）及安全指示装置，必须按规定检查调整，发现失常或失灵，严禁继续使用，必须停机修理。
（14）配电房内严禁非工作人员入内，并做好防火工作。
高低压停、送电应严格执行谁停电、谁送电的停、送电制度，严禁约时间停送电。
（15）非值班电气人员，不得擅自操作电气设备。
（16）一切容易碰到的，裸露电气设备必须装设遮栏，遮栏高度不低于1.7m，并悬挂“高压危险标志”。
12计算书及相关图纸
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