新莲隧道2#斜井段反坡排水专项施工方案刘辉改.docx
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新莲隧道2#斜井段反坡排水专项施工方案刘辉改
施工组织设计（方案）报审表
监理合同段：
云桂铁路（云南段）四标施工合同段：
云桂铁路（云南段）八标编号：
致：
铁四院（湖北）工程监理咨询有限公司云桂铁路（云南段）第四监理项目部：
我单位根据施工合同的有关规定已编制完成新莲隧道2号斜井工区反坡排水专项施工方案，并经我单位技术负责人审查批准，请给予审核。
附件：
《新莲隧道2号斜井工区反坡排水专项施工方案》
施工单位（章）：
负责人：
日期：
专业监理工程师意见：
专业监理工程师：
日期：
总监理工程师意见：
项目监理机构（章）：
总监理工程师：
日期：
注：
本表一式4份，施工单位2份，监理单位1份，公司段落指挥部1份。
新建铁路云桂线（云南段）八标段
新莲隧道2号斜井工区反坡排水
专项施工方案
编制：
复核：
审核：
中铁十九局集团公司云桂铁路（云南段）项目经理部
二零一三年三月十六日
新莲隧道2号斜井工区反坡排水专项施工方案
一、工程概况
新莲隧道位于阳宗～昆明区间，隧道按250km/小时客运专线双线隧道设计，隧道进口里程D2K720+757，出口里程D2K733+600，全长12843m。
新莲隧道最大埋深约456m，最小埋深约4m。
隧道辅助坑道布置采用“贯通平导+两斜井”方案，平导采用无轨单车道运输，贯通平导位于左线线路中线左侧30m，全长12938m，斜井采用无轨双车道运输，其中1#斜井与正洞相交于D2K724+000，长1507m，2号斜井与平导相交于PDK729+152，长832m。
隧道进口接阳宗车站，出口接昆明南站，其中昆明车站道岔伸入隧道出口，出口D2K732+185.271～D2K733+600段为车站段，共计1414.729m。
新莲隧道设计为人字坡，变坡点位置位于2号斜井工区，其中正洞变坡点里程为D2K728+530，平导变坡点里程为PDK728+553.525。
新莲隧道不良地质主要为岩溶、背斜、向斜，断层、可溶岩与非可溶岩接触带等。
新莲隧道分进口、1#斜井、2号斜井、出口四个作业工区组织施工。
新莲隧道水文地质条件复杂。
其中2号斜井工区南宁方向在D2K727+660～D2K726+230里程段穿越松茂向斜，玄武岩夹凝灰岩与灰岩接触带，玄武岩呈气孔状及杏仁状构造，岩体破碎，透水性较强。
且该段均为反坡施工，在与1#斜井昆明方向贯通之前，2号斜井南宁方向需实施反坡抽排水工作。
二、方案编制依据
1、《新莲隧道施工图》
2、《新莲隧道工程地质勘察报告》
3、《铁路隧道设计规范》（TB10003～2005）
4、《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》（铁建设[2007]200号）
5、《铁路隧道防排水技术规范》（TB10119～2000）
6、《室外排水设计规范》（GB50014～2006）
7、《泵站设计规范》（GB/T50265～97）
8、《铁路电力设计规范》（TB10008～2006）
三、编制范围
新莲隧道2号斜井工区平导昆明方向与出口段、2号斜井工区平导南宁方向与1#斜井段贯通之前，平导及正洞四个工作面均需要通过2号斜井将隧道内的积水反坡抽排到斜井洞外，待2号斜井平导昆明方向与出口贯通后，利用平导将隧道南宁方向反坡段的积水引排到新莲隧道出口，经沉淀过滤后排至白龙潭水库。
因此本方案考虑2号斜井正洞及平导大小里程两个方向的排水措施，编制范围根据目前施工现状确定如下：
㈠通过2号斜井反坡排水阶段
1、反坡排水范围：
新莲隧道2号斜井工区正洞D2K725+960～D2K730+500，长度4540m；新莲隧道2号斜井工区平导PDK725+971～PDK730+800，长度4829m。
2、反坡排水时间：
2012年9月～2015年12月（暂定时间）。
㈡2号斜井工区与出口工区平导贯通后反坡排水阶段
1、反坡排水范围：
新莲隧道2号斜井工区正洞D2K728+530～新莲隧道1、2号斜井工区平导实际贯通点；新莲隧道2号斜井工区平导PDK728+553～新莲隧道1、2号斜井工区平导实际贯通点。
2、反坡排水时间：
2013年5月（暂定时间）～新莲隧道1、2号斜井工区平导实际贯时间。
四、施工图地质情况
㈠地形地貌
本隧地处滇中高原东部，测区内地貌单元受构造及岩性控制明显，地势起伏较大，主体山脉大致呈北东走向，地势两侧低，中部高。
高程1790～2300m，相对高差约530m，自然坡度约15°～35°，局部较陡。
局部地表植被发育，为树林及灌木丛，缓坡地带均辟为耕地。
测区便道纵横交错，交通条件一般，隧道进出口交通较为方便。
㈡地层岩性及地质构造
1、地层岩性
上覆第四系全新统人工弃土（Q4q）粉质黏土；冲洪积层（Q4al+pl）及湖积层（Q4al+l）、坡洪积（Q4dl+pl）及坡残积层（Q4dl+el）粉质黏土、松软土、红黏土，上第三系（N）黏土（膨胀土），下伏地层主要为三叠系中统（T2）灰岩，二叠系上统峨眉山玄武岩组（P2β），二叠系下统栖霞与茅口组（P1q+m）灰岩、白云岩，倒石头组（Pld）页岩、砂岩夹灰岩及煤层，石炭系中上统（C2～3）灰岩夹页岩，寒武系下统龙王庙组（∈1l）白云岩、泥质灰岩夹页岩，沧浪铺组（∈1c）砂岩夹页岩，以及断层破碎带（Fbr）。
㈢地质构造及地震动参数
1、地质构造
新莲隧道地处云南山字型构造体系中部小江断裂带上，隧道通过区处于经向构造体系。
各体系构造活动强烈，具有继承性和多期复活的特点，造成本区断裂极为发育。
断裂多呈经向带状或束状分布，继承性明显，控制测区古地理环境和沉积环境。
2号斜井工区主要发育松茂背斜及松茂向斜，向斜东冀被断层切割，部分地层缺失。
主要通过小箐断层、脚步哨向斜、脚步哨断层、松茂向斜、松茂背斜等。
现分述如下：
⑴小箐推测断层：
D2K724+900，断层与线位相交，交角约76°。
为推测断层，断层走向N6°E，倾向、倾角不明，据物异常显示，断层带宽约50～80m，断层两盘岩层均为∈1c砂岩夹页岩。
断层带岩体较破碎，页岩层间褶曲较发育，层理变化较大。
断层带岩体较破碎，完整性较差，对隧道影响大。
⑵脚步哨向斜：
D2K725+230,轴线与线路相交，交角约为85°，核部及两翼为∈1l灰岩夹页岩。
向斜被第四第系粉质黏土覆盖。
对隧道有一定影响。
⑶脚步哨逆断层：
D2K725+725，断层与线位相交，交角84°。
为一倾NE逆断层，倾角60°。
倾向南东，断层NE为∈1c灰岩夹页岩；NW盘岩层为T2白云岩及P2β玄武岩，岩体完整性差，地表多呈碎屑状。
断层带岩性较杂，风化差异大，富水性好，对隧道影响大。
⑷松茂向斜：
D2K726+900，轴线与线路相交，交角约为75°，向斜核部地层为P2β玄武岩，两翼为P1q+m灰岩。
对隧道影响较小。
⑸松茂背斜：
D2K730+000，轴线与线路相交，交角约为43°，背斜核部地层为P1q+m灰岩，两翼为P2β玄武岩。
向斜核部剥蚀严重，多被第四系粉质黏土覆盖。
核部岩溶洼地发育，为集水地带，对隧道有一定影响。
2、地震动参数
测区地震动峰值加速度为0.30g。
地震动反应谱特征周期为0.40S。
㈣水文地质特征
1、水文地质概述
⑴地表水
新莲隧道地表水主要为山间沟槽流水，流量受大气降雨及上游补给控制，沟槽水逐渐汇集至水库或流向盆地灌溉农田。
地表主要有三岔箐水库、七星河水库、石龙水库及松茂水库，为昆明及周边地区居民提供生活用水或者农田灌溉用水。
洞身位置地表分水岭在D2K725+570附近，沿着该山脊形成区域地表分水岭。
地表水以该分水岭为界，向东往阳宗盆地及其周边低洼盆地排泄，向西则往昆明盆地排泄。
⑵地下水
新莲隧道地下水以岩溶水及基岩裂隙水为主。
岩溶发育，含水充沛，是测区的主要含水层；基岩裂隙水主要赋存于玄武岩中，少量赋存于寒武系砂岩、页岩中。
次之为各断层破碎带断层水，断层具导水作用，隧道开挖过程中，极有可能将与断层相通的山间沟槽流水及水库水排进隧道。
⑶地下水的迳流、排泄
隧道区域地下水分水岭与地表分水岭基本一致，隧道中部山体为寒武系砂页岩组成相对隔水层，东侧以阳宗海为最低排泄基准面（水面高程1767.0～1770.75m），西侧以滇池为最低排泄基准面（水面高程1885.5～1887.4m）。
新莲2号斜井工区隧道脚步哨逆断层（D2K725+400～+500）至隧道出口段为松茂向背斜，除背斜核部（D2K728+750～D2K731+400）段P1q+m灰岩岩溶中等～强烈发育，背斜两翼及向斜段地表均被P2β玄武岩及第四系堆积层覆盖，降雨部分补给向斜区玄武岩深层地下水，其余多呈地表散流汇于背斜核部区补给地下水，并沿背斜轴向滇池运移。
本段隧道高程约1950m，略高于滇池水位60～70m，隧道位于岩溶水垂直渗流带及季节变动带，旱季涌水量一般较小，雨季则以"过路水"为主。
2、隧道涌水量预测
考虑三岔箐水库及松茂水库为地下水的补给源，预测全隧最大涌水量为Q=12.4×104m3/d。
新莲隧道2号斜井工区松茂向斜区段最大涌水量为Q=30946m3/d。
五、新莲隧道2号斜井工区反坡排水总体方案
本方案基于新莲隧道设计文件相关内容，并根据2号斜井正洞和平导已开挖段的出水情况及水文地质复查资料，对正洞和平导各工作面的反坡抽排水施工进行系统研究，结合现场实际，制定如下施工方案：
㈠反坡排水总体思路
新莲隧道2号斜井工区的反坡抽排水施工，采取多级泵站接力的方式进行排水，掌子面积水采用移动式污水泵抽至就近泵站或临时集水坑内，其余已施工出水地段经隧道侧沟或中心水沟自然汇集到临时集水坑内或泵站水池内，由固定排水泵站将积水经排水管路抽排至上一级排水泵站内，接力将洞内积水抽排至洞外，经污水处理池处理后排放，固定式排水泵站集水井容量按10min涌水量设计，并考虑施工和清淤方便综合确定；临时集水坑根据出水段汇水量大小确定。
工作水泵数量根据其抽水能力及出水量大小设置，为防止水泵、管路损坏或突水时影响抽排水工作，必须购置足够数量的备用水泵、管路及配套零配部件。
㈡主要的排水方式
洞内反坡排水方式，根据反坡长度、坡度、出水量和设备情况布置管路和排水泵站，一次或分段接力排出洞外。
根据隧道的实际情况，施工中采用的反坡排水系统布置方式有两种：
1、集水坑接力式反坡排水
针对隧道纵坡较大，排水对水泵扬程要求相对较高的问题，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，设置足够扬程、数量、抽水能力的水泵，通过接力的方式把积水抽至反坡的最后一个集水坑，将水抽至洞外的污水沉淀处理池后排放。
图
（一）：
集水坑接力式反坡排水方式
2、长距离管道配合多台污水泵收集式反坡排水
对坡度较缓的隧道反坡道施工排水，适合采用较长距离开挖固定式集水坑作为泵站，用污水泵将开挖面的积水抽到最近的集水坑内，再用大功率的自吸泵通过排水管道将水排到洞外。
图
（二）：
长距离采用的反坡排水方式（平面示意图）
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，抽水设备需要跟随坑道的掘进二次拆迁前移。
㈢本工程拟采用的主要排水方案
新莲隧道设计为人字坡，正洞变坡点里程为D2K728+530，变坡点位于2号斜井进正洞南宁方向582米处，变坡点向南宁方向纵坡为23.5‰，向昆明方向纵坡为3‰。
平导变坡点里程为PD2K728+553.525，变坡点位于2号斜井进平导南宁方向598米处，变坡点向南宁方向纵坡为23.5‰，向昆明方向纵坡为3‰。
设计文件中水文地质勘探资料显示，2号斜井工区施工范围内，D2K727+690向昆明方向的岩性为二叠系下统栖霞茅口组灰岩、白云岩（Plq+m），洞身褶皱构造较发育，风化层厚度大，岩体破碎，且大部分浅埋，可溶岩段落处于岩溶水平渗流带内，岩溶中等～强烈发育，涌水风险高。
D2K727+690向南宁方向的岩性为二叠系上统峨眉山玄武岩夹凝灰岩（P2β），玄武岩透水性较强，且洞身穿越松茂向斜核部，可溶岩与非可溶岩接触带等地段突水风险高。
在利用斜井进行反坡排水的施工过程中，根据新莲隧道涌水量预测及隧道坡度的大小，结合现场实际情况，2号斜井工区拟采用长距离管道配合多台污水泵收集式反坡排水方案。
及时在正洞左侧边墙及平导右侧边墙安装Φ150mm排水管道，利用污水泵将掌子面积水引至最近的集水井内，利用大功率自吸泵将水抽排到2号斜井与正洞交叉口处的排水泵站，由该处泵站通过接力方式将水抽排到2号斜井洞外。
在2号斜工区平导与出口工区平导贯通后，根据新莲隧道涌水量预测及隧道坡度的大小，结合现场实际情况，2号斜井反坡段采用集水坑配合多级泵站接力式反坡排水的方案，考虑反坡施工距离较长及水泵扬程等因素，从18号横通道开始，向小里程方向在每个横通道内各设置一座泵站，泵站之间采用Φ300mm及Φ150mm钢管排水，掌子面积水及洞内散状出水采用在平导边墙或正洞仰拱端头开挖临时集水坑来收集，利用水泵配合消防软管将积水汇集并输送至高处的集水坑直至最近的泵站，泵站之间逐级抽排，由最后一级18号横通道泵站抽排至隧道变坡点，经平导自然顺坡排放到新莲隧道出口洞外，经过沉淀处理后流入呈贡新区白龙潭水库。
新莲隧道2号斜井反坡段排水管路示意图
在隧道开挖过程中，严格按设计及相关规定，固定排水设备、集水坑等设于横通道、平导错车道或边墙、正洞仰拱填充层内。
均采用梯级抽排方式，掌子面设移动抽水设备。
排水时间预测至2015年12月全隧贯通，贯通后所有地下水分别由正洞中心水沟及平导排出洞外，所有泵站均停止工作，并利用C20混凝土将各集水坑回填密实。
㈣本方案资源配置情况
根据设计文件预测隧道最大的涌水量，结合地质资料，隧道反坡坡度的大小及反坡施工长度，合理配置抽排水设备及供电设施，保证隧道在开挖过程中突发较大涌水的情况下，不影响正常施工生产。
具体布置情况如下：
新莲隧道2号斜井工区反坡排水主要设备、材料计划配置表
序号
名称
单位
数量
功率、型号
安装位置
1
变压器
套
1
4
500KVA
斜井临时横通道
1
1000KVA
18#横通道
1
800KVA
17#横通道
1
800KVA
16#横通道
2
发电机
套
3
4
630KW
2#斜井洞口，备用电源
1
375KW
2#斜井洞口，备用电源
3
电缆
m
5000
20000
3*95mm2
7500
240mm2
7500
120mm2
4
水泵
台
8
22
355KW离心泵
固定泵站，2台备用
3
132KW污水泵
固定泵站，3台备用
3
110KW污水泵
移动泵站，1台备用
4
22KW
正洞工作面，2台备用
4
37KW
平导工作面，2台备用
5
钢管
米
5500
13500
φ300mm
连接钢管
6000
φ200mm
连接钢管
2000
φ150mm
备用
6
胶软管
米
300
300
φ150mm
短距离使用
7
泵站集水井
处
4
10
10*5*2m
横通道
中间集水井
6
斜井及平导
8
通行栈桥
个
10
10
12m
集水井处
1、排水泵站及管线布设
⑴斜井与正洞交叉口泵站
泵站设于D2K729+112线路左侧斜井临时横通道内，此泵站主要考虑2号斜井平导昆明方向与出口段贯通之前使用。
泵站集水坑长10m，宽5m，深2m。
底板和墙身利用C20混凝土浇筑，厚度25cm，顶部铺设钢栈桥。
配置355KW离心泵3台（2台使用、1台备用）、132KW污水泵2台（1台使用、1台备用），水泵使用功率合计842KW，最大抽水能力为1500m3/h（36000m3/d）。
在斜井边墙安装DN300mm排水钢管2根配合355KW水泵排水，安装DN150mm排水钢管1根配合132KW水泵进行排水，每根排水钢管均安装到2号斜井洞口处，长度828m。
该泵站所有设备配置在2号斜井平导昆明方向与出口平导贯通后取消，移到其它横通道泵站使用。
⑵横通道泵站
18#、17#、16#横通道内均设置一个固定泵站，泵站集水坑长10m，宽5m，深2m，底板和墙身利用C20混凝土浇筑，厚度25cm，顶部铺设钢栈桥。
每个泵站内配置355KW离心泵3台（2台使用、1台备用）、132KW污水泵2台（1台使用、1台备用），水泵使用功率合计842KW，最大抽水能力为1500m3/h（36000m3/d）。
各泵站之间距离400m,各铺设2排DN300mm和DN200mm排水钢管进行反坡排水。
⑶移动泵站
在正洞及平导开挖过程中，设置临时集水坑。
利用橡胶软管配合DN150mm排水钢管将水抽排到最近的泵站集水坑内，钢管长按施工要求进行调整。
移动泵站内配置110KW污水泵3台（2台使用、1台备用），考虑固定泵站内132KW污水泵3台参与备用，水泵最大使用功率合计726KW，最大抽水能力为1500m3/h（36000m3/d）。
⑷隧道工作面
正洞掘进工作面配备22KW污水泵4台（2台使用，2台备用），水泵最大使用功率合计88KW，最大抽水能力为360m3/h。
平导掘进工作面配备37KW污水泵4台（2台使用，2台备用），水泵最大使用功率合计148KW，最大抽水能力为550m3/h。
2、电力供应系统
⑴电源情况
新莲隧道2号斜井电源情况：
10kV大临干线电源距斜井洞口约0.1公里。
⑵供电负荷分布及供电方案
供电负荷分布：
新莲隧道2号斜井段洞内泵站及新增的水泵。
供电方案：
在新莲隧道2号斜井交叉口内增设500KVA箱式变压器一台，18#横通道内增设1000KVA箱式变压器一台，17#横通道内增设800KVA箱式变压器一台，16#横通道内增设800KVA箱式变压器一台，共计增设4台变压器，总容量3100KVA。
为防止停电造成抽排水工作中断，在斜井洞口附近增加3台630kVA及1台375kVA发电机作为备用电源；采用电缆挂壁敷设至各排水泵站。
3、抽排水人员配备
根据排水设备配置，2号斜井工区拟投入反坡排水施工人员如下表：
名称
工种
人工（工/天）
备注
泵站
18#横通道
泵站抽水值班
4
17#横通道
泵站抽水值班
4
16#横通道
泵站抽水值班
4
泵站、管线维修
维修工
6
移动泵站
抽水工
6
电力使用、维修
电工
4
合计
28
六、安全管理及应急措施
1、成立2号斜井突水应急救援领导小组
组长：
赵永军（项目经理）
副组长：
张占杰（项目安全总监）、刘辉（项目总工）
组员：
王伟（项目安质部长）、姚虎（项目工程部长）、李金成（分部经理）、何华跃（分部安全总监）、陈科新（分部总工）、陈家海（分部副经理）、张艳杰（分部办公室主任）、张毅锋（安质部长）、李军（分部物设部长）、游涛（施工队长）
应急救援领导小组主要职责：
发生突水事故时，应立即逐级上报，并迅速赶往事故现场，启动应急处置预案，负责整个现场处置救援工作。
及时撑握现场情况，现场制定工作方案，为实施抢险救援工作调集机械及物资，保证人员足够，物资充足。
并协调落实其他有关事项。
2、安全管理工作
⑴隧道开挖过程中，及时做好超前地质预报工作，发现有突水迹象时，做好充分准备后再进行下步掘进施工。
⑵与当地供电部门密切联系、积极沟通，确保电力供应，如有检修停电，提前通知。
另自备应急发电机，若遇突发故障停电，应急发电机可确保掌子面抽水不停。
⑶每日检查排水管线及排水设施，若发现损坏，及时进行维修或更换。
⑷每日统计排水量，认真观察洞内涌水变化，尤其是掌子面的涌水变化，若发现现有投入的设施不能满足排水需要，及时补充。
⑸洞内电力管线及导电设备绝对不能浸泡在积水内，防止漏电伤人。
⑹集水坑、临时排水沟避开洞内行车位置，同时挂牌标识并设围挡，防止人员掉落及车辆沉陷。
3、应急措施
⑴备齐足够的应急物资，防止雨季或遇突水时能够及时投入使用。
应急物资如下表所示：
应急物资设备统计表
序号
项目
单位
数量
备注
1
装载机
台
2
2
挖机
台
1
3
运输车辆
辆
3
4
砂袋
只
1000
5
救生衣
件
30
6
充气筏
艘
2
7
矿灯
个
20
8
绝缘雨裤
条
20
9
发电机组
台
4
10
备用水泵
台
30
⑵从掌子面开始每50m设报警铃一个和黄色预警灯一个，报警铃和预警灯分开设置，报警铃和预警灯开关设置在掌子面附近，最远不得超过100m，危险地段不得超过50m。
⑶沿线布设应急电路，每50m设应急灯一个；报警铃、预警灯和应急灯均采取充电式蓄电池供电，并定期对蓄电池、预警灯等进行检修。
⑷洞内掌子面附近、洞口值班室各设固定电话一部，并保证洞内手机信号畅通，施工现场和值班室实行24小时值班。
⑸当出现突发险情的先期征兆时，开通预警灯，险情排除后关闭；当险情发生时，按响报警铃，同时开通预警灯；逃生标志采用反光涂料制成的箭头指示逃生路线，逃生标志在有应急照明灯的导坑壁或隧道边墙上双侧绘制。
⑹根据综合地质超前预报资料分析成果，当判析前方可能突水并影响施工安全时，针对地下水分布情况制定注浆堵水措施。
中铁十九局集团有限公司
云桂铁路云南段项目经理部
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