新建西安至成都铁路工程某标段隧道反坡排水方案.docx
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新建西安至成都铁路工程某标段隧道反坡排水方案
新建西安至成都铁路西安至江油段
（陕西境内）站前工程XCZQ-2标
（DgK56+156～DgK90+457）
大庄坪隧道出口
反坡排水方案
中交二航局西成客专项目部
二零一三年六月
目录
一、编制说明3
1.1编制依据3
1.2编制原则3
二、工程概况4
三、反坡段排水方案4
3.1排水方法5
3.2抽水设备型号选型原则7
3.3水仓及泵站的修建7
3.4管路设置8
四、人员安排8
五、排水管理和实施9
六、操作和检修9
七、安全技术保障措施9
八、应急预案10
一、编制说明
1.1编制依据
1、新建铁路西安至成都客用专线西安至江油段施工图《大庄坪隧道设计图》
2、《铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南》（TZ231-2007）
3、《铁路隧道设计规范》（试行）（TB10621-2009）
4、《高速铁路隧道工程施工技术指南》铁建设【2010】241号；
5、我公司现有的施工管理技术水平、施工人员素质、抽水设备能力及涌水量等。
1.2编制原则
1、在超前地质预报的基础上，为了控制隧道涌水、突泥，可采用超前预注浆减小涌水量和水压，保证隧道施工安全；环境条件许可时，对于地层中的孔隙水或节理、裂隙水，可采用地表或洞内降水的方法降低地下水位，提高地层的稳定性；当降水方案不能满足要求或无降排水条件，在隧道施工中遇到高压涌水危及施工安全时，宜先采用排水的方法降低地下水的压力，然后用注浆法进行封堵。
封堵涌水注浆应先在周围注浆，特别是向水源方向注浆，切断水源，然后顶水注浆，将涌水堵住。
2、隧道涌水的处理应贯彻预防为主的原则，应采取先堵后排的措施，预计有大量涌水或涌水量虽不大，但开挖后可能引起大规模塌方时，应在开挖前进行帷幕注浆。
3、反坡段施工排水应以设计图纸为依据，尊重现场实际情况，超前规划、统筹全局，合理安排现场施工方案，与实际不符时及时给予优化，随现场实际情况调整施工方案，实现施工动态管理。
4、隧道施工防排水工作应按防、截、排、堵相结合的综合治水原则。
5、结合大庄坪隧道的施工特点，本方案重点在反坡段排水上面。
二、工程概况
大庄坪隧道位于户县崂峪乡西河村境内，地貌上属秦岭低中山区，地形起伏较大。
线路从东崂峪河左岸陡峻山坡进洞，在大庄坪沟出洞，隧道进出口基岩裸露，坡面陡峻，植被较为发育，洞身最大埋深约500m，隧道起讫里程DgK80+862～DgK83+818.2，全长2956.2m，隧道为双线隧道，洞内线路纵坡为25‰的单面上坡。
由于进口位于东涝峪河左岸85米山坡上，由进口施工难度较大，故采取出口单口反坡施工，需进行反坡排水。
三、反坡段排水方案
反坡施工：
反坡采用移动潜水泵、集水仓、泵站、水管等设施，分级接力将水排出洞外。
水仓尺寸按15min涌水量设计，并考虑施工和清淤方便综合确定。
工作水泵按满足计算的泵站排水能力和设计扬程配备，能应急处理突发的涌水，并应设有备用的水泵和排水管，且具用水泵的配备能力不应小于工作水泵的能力。
排水管采用承压铸铁管。
突然涌水：
洞内在施工断层破碎带或穿过隔水层时，有突然涌水的可能。
施工中，施工中一方面通过地质超前预报探明前方水文地质情况，提前疏排或注浆止水：
另一方面，要做好应急准备，编制应急预案，一旦发生涌水，要尽快安排抽水设施，迅速排出涌水，确保安全。
为此，根据在隧道的反坡施工中总结的经验，综合考虑施工环境及施工条件的影响，制定如下方案，以保证安全生产。
一次性倒流在长大反坡段的施工中是不可行的，特别是在富水地段。
当隧道反坡坡度太大，距离过长，不仅需要大功率的水泵，而且在突发事件的情况下无法保证掌子面的安全。
故我工区采用分段倒流法进行排水。
3.1排水方法
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上级水仓分级抽至洞口，最后由洞外排水管，排至三级沉底池。
如图5.1.1-2所示。
图1长距离集水坑排水示意图
本隧道排水分为两个阶段。
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，特别是在涌水量大的情况。
第一阶段主要采用临时水泵和临时Φ80mm消防软排水管。
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。
临时水管采用和水泵与掌子面应保持15～20ｍ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15m的距离。
如果本阶段洞口到掌子面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外，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出洞外。
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级泵站或洞外三级沉淀池的排水。
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，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，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铸铁管，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，最终将水排到洞外三级沉淀池，达到排水目的。
3.2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。
洞内水量是逐段递增，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20%储备能力。
隧道施工后通过对洞内水的成分组成分析，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，泥浆泵考虑选用山东淄博博山润神渣浆泵公司生产的高效耐磨渣浆泵，扬程30m，流量80m³/h，功率18.5Kw。
隧道内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。
水泵数量每处泵站设置2台（1台备用）。
3.3水仓及泵站的修建
3.3.1水仓的尺寸选择
水仓尺寸根据设计给定的正常涌水量估算15分钟可汇集的总量进行加工。
设计正常涌水量为0.61m³/min
则有V=0.610.61m³/min*15min=9.1m³
考虑到可能出现突然涌水，对水仓加大0.5倍，最后选定水仓体积为15m³。
根据隧道现场地形选定水仓尺寸为5m*2m*1.5m（长*宽*高）。
3.3.2水仓的位置选择
根据选定水泵的扬程为30m考虑20%的储备能力，水泵的实际计算扬程为24m。
泵站的水平距离为24*1000/25=960，选定泵站的水平距离为900m并设置浮力开关。
水仓位置及机械配置一栏表
序号
设置里程
设置位置
水泵型号
水泵数量
备注
1
DgK82+920
线路左侧
GMZ80-30-80
2
应与风水管同侧
2
DgK82+020
线路左侧
GMZ80-30-80
2
应与风水管同侧
3
DgK81+120
线路左侧
GMZ80-30-80
2
应与风水管同侧
3.4管路设置
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Φ100mm管材均为铸铁管（一套检修备用，一套日常使用）；1套为Φ80mm消防软管（工作面上移动积水）。
四、人员安排
根据实际的施工情况合理的进行人员组织和安排，设置专职抽排负责人负责掌子面或集水坑抽排。
抽排负责人：
任宏育赵明明
抽排作业人：
赵安军刘社安吕建中
设备检修：
张伟
五、排水管理和实施
（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）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。
（3）几个泵站处，扬程均大于35m，管路上均配置止回阀，以防发生水锤现象，造成电泵损坏。
（4）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。
（5）施工人员及时对坑内污泥杂物进行清理。
（6）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。
（7）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。
（8）抽排作业人轮流8h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。
六、操作和检修
每个水仓泵站设置独立浮力开关。
派专人进行水泵的定期维修和不定期的检查，及时处理故障，确保工作水泵的正常使用，备用设备状况良好。
对于潜水泵应经常清理周围的杂物。
防止卡住叶轮，影响排水。
七、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。
八、应急预案
由于大庄坪隧道施工中要穿越f20、f21断层，可能出现突水、涌水等突发事故。
为此，在现有排水系统上增设了1套设备和管路作为应急措施。
管路利用高压进水管路，即在每个泵站处在高压水管上开口，与安装在泵站处的水泵接通，正常情况下把闸阀关闭。
一旦遇到突水、涌水现象，即把进水闸阀关闭，截断高压供水，打开排水阀进行应急抽排，在特殊情况下，洞内高压风管也可以改造利用上作为排水管道。
针对隧道反坡施工排水的困难的特点，对隧道内突发涌水事故，抽水设备损害，水位突然升高，在掌子面及隧道内设置应急灯，在隧道内作业区放置救生衣，并保持隧道内通信畅通，发生突发事故后及时上报项目部应急预案领导小组，启动突发事件的应急预案。
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