桐木隧道進(jìn)口排水方案

1、鐵航空港集團(tuán)蒙華鐵路MHTJ-31標(biāo) 桐木隧道排水專項(xiàng)施工方案新建蒙西至華中地區(qū)鐵路煤運(yùn)通道MHTJ-31標(biāo)段（DK1696+200DK1758+525）桐木隧道排水專項(xiàng)施工方案（DK1702+779DK1706+811）編制： 審核： 批準(zhǔn)： 中鐵航空港集團(tuán)蒙華鐵路MHTJ-31標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理部二一六年四月鐵航空港集團(tuán)蒙華鐵路MHTJ-31標(biāo) 桐木隧道排水專項(xiàng)施工方案目錄一、工程概況1二、自然地理概況12.1地理位置及交通12.2地形地貌12.3氣象12.4水文地質(zhì)1三、排水方案13.1 隧道反坡排水的特點(diǎn)13.2 總體方案23.3 主要的排水系統(tǒng)方式23.3.1 集水坑接力式反坡排水23.3.

2、2 長(zhǎng)距離管道配合小集水泵收集式反坡排水2四、本工程擬采用的主要排水方案34.1桐木進(jìn)口34.2桐木斗角槽斜井-大里程34.3桐木隧道斗角槽斜井-小里程44.4桐木隧道斗角槽斜井4五、排水量水量計(jì)算45.1桐木進(jìn)口排水量計(jì)算45.2桐木斗角槽斜井-大里程排水量計(jì)算55.3桐木隧道斗角槽斜井-小里程排水量計(jì)算55.4桐木隧道斗角槽斜井排水量計(jì)算55.5 抽水設(shè)備型號(hào)選型原則65.6 需要配用的設(shè)備及位置表6六、 排水系統(tǒng)66.1 管路66.2 集水坑設(shè)置76.3固定泵站設(shè)置76.4排水供電76.5其他7七、隧道排水靈活處理的要點(diǎn)7八、在洞外增加防水、防汛及防山洪措施7九、各項(xiàng)保證措施89.1組織

3、管理保證89.2安全技術(shù)保障措施8十、應(yīng)急預(yù)案8桐木隧道排水專項(xiàng)施工方案一、工程概況隧道進(jìn)出口里程分部為DK1702+770DK1708+142，全長(zhǎng)5372m，為單洞單線隧道，隧道最大埋設(shè)282m。本隧道設(shè)置斜井一座，位于線路右側(cè)，斜井與正洞相交與DK1705+480處，與線路大里程夾角123.5，長(zhǎng)度737m。隧道分進(jìn)口段、斜井段、出口段三段四工作面掘進(jìn)，本方案適用于桐木隧道進(jìn)口段及斜井段施工排水。二、自然地理概況2.1地理位置及交通桐木隧道進(jìn)口位于江西省宜豐縣黃崗鎮(zhèn)，出口位于江西省宜豐縣芳溪鎮(zhèn)，洞身其余地段無(wú)村莊，隧道進(jìn)、出口沒(méi)有鄉(xiāng)村公路通往，交通不方便。2.2地形地貌隧道地域主要為剝蝕

4、低山區(qū)，最高海拔590.山脈、溝谷大致呈WE向展布，地形起伏較大，相對(duì)高差200400m，自然坡度多在3045，局部陡峭，植被發(fā)育，多為高大茂密喬木、杉樹(shù)和毛竹，山間谷地多狹長(zhǎng)、傾斜。2.3氣象地處長(zhǎng)江以南，江西省西部，屬亞熱帶溫暖濕潤(rùn)氣候區(qū)，具有四季分明，雨量充沛，日照充足，無(wú)霜期較長(zhǎng)，全年平均氣溫17.2攝氏度，年平均降水量1800毫米。2.4水文地質(zhì)隧道區(qū)地下水主要為松散巖類風(fēng)化層孔隙潛水、基巖裂隙水與構(gòu)造裂隙水，受大氣降水及地表水補(bǔ)給，向低洼處排泄。地下水徑流、排泄方向主要受地形地貌和地質(zhì)構(gòu)造所控制，最終匯入修河。三、排水方案3.1 隧道反坡排水的特點(diǎn)桐木隧道內(nèi)設(shè)單面下坡，整座隧道坡度

5、及坡段長(zhǎng)度依次為-1（230m）、-3（1000m）、-5.1（2300m）、-4.7（400m）、-5.1（1050m）、-4.7（392m）。反坡施工即向洞內(nèi)施工前進(jìn)方向?yàn)橄缕?，洞?nèi)水向工作面匯集，需要及時(shí)抽排，以防止施工掌子面水積聚過(guò)深，影響隧道圍巖的穩(wěn)定和危及隧道施工的機(jī)械設(shè)備及施工人員的安全，影響正常的施工生產(chǎn)。3.2 總體方案反坡排水，需采用機(jī)械排水，設(shè)置多級(jí)泵站接力排水，工作面積水采用移動(dòng)式潛水泵抽至就近泵站或臨時(shí)集水坑內(nèi)，其余已施工地段隧道滲（涌）水經(jīng)隧道內(nèi)側(cè)溝自然匯集到臨時(shí)集水坑內(nèi)或泵站水池內(nèi)，由固定排水泵站將積水經(jīng)排水管路抽排至上一級(jí)排水泵站內(nèi)，如此由固定式排水泵站接力將洞

6、內(nèi)積水抽排至洞外，經(jīng)污水處理池處理后排放，固定式排水泵站水倉(cāng)容量按5min涌水量設(shè)計(jì)，并考慮施工和清淤方便綜合確定；臨時(shí)集水坑根據(jù)匯水段匯水量大小確定。工作水泵按使用1臺(tái)，備用1臺(tái)，檢修1臺(tái)配備，針對(duì)隧道涌水量大時(shí)要適當(dāng)增加工作水泵；同時(shí)為防止突水，利用高壓風(fēng)管、水管作為應(yīng)急排水系統(tǒng)。3.3 主要的排水系統(tǒng)方式洞內(nèi)反坡排水方式，根據(jù)坡度、水量和設(shè)備情況布置管路和排水泵站，一次或分段接力排出洞外。根據(jù)本隧道的實(shí)際情況，擬在施工中采用的反坡排水系統(tǒng)布置方式有兩種：3.3.1 集水坑接力式反坡排水對(duì)坡度較大隧道施工對(duì)排水電機(jī)揚(yáng)程要求相對(duì)較高，所以采用集水坑反坡道排水方式，在隧道施工過(guò)程中分段開(kāi)挖反坡

7、排水溝，在每一段的終點(diǎn)開(kāi)挖集水坑，設(shè)抽水機(jī)一臺(tái)，把積水抽至最后一段反坡，最后一個(gè)抽水機(jī)將積水排除洞外，采用接力的方式將水抽至洞外的污水沉淀處理池。如下圖： （LK-集水坑間距 is-線路坡度）圖（一）：集水坑接力式反坡排水方式3.3.2 長(zhǎng)距離管道配合小集水泵收集式反坡排水對(duì)坡度較緩的隧道反坡道施工排水，適合采用較長(zhǎng)距離開(kāi)挖固定式集水坑作為泵站，用小集水泵將開(kāi)挖面的積水抽到最近的集水坑內(nèi)，再用大功率的泥漿泵通過(guò)排水管道將水排到洞外。如下圖：洞內(nèi)平面布置示意圖圖（二）：長(zhǎng)距離采用的反坡排水方式這種方式的優(yōu)點(diǎn)是所需抽水機(jī)較少，需要開(kāi)挖的集水坑較少，排水泵站較少，缺點(diǎn)是要安裝水管較長(zhǎng)，抽水機(jī)需要跟隨

8、坑道的掘進(jìn)二次拆遷前移。四、本工程擬采用的主要排水方案4.1桐木進(jìn)口桐木隧道進(jìn)口坡度較緩，采用長(zhǎng)距離管道配合小集水泵收集反坡排水，考慮隧道反坡施工、最大涌水量、錨段位置以及水泵揚(yáng)程等因素，桐木隧道進(jìn)口擬設(shè)置固定式排水泵站3座，分別設(shè)置在DK1703+770（1#泵站）、DK1704+154（2#泵站）、DK1704+570（3#泵站）處；移動(dòng)式自流高位水箱一座，施工時(shí)由DK1702+970向DK1703+350移動(dòng)。實(shí)際施工時(shí)如遇到涌水量較大時(shí)可根據(jù)具體情況加密。前方施工掌子面積水采用臨時(shí)集水坑來(lái)收集積水，小集水泵用80mm消防軟管將積水收集并輸送至最近的較大的集水泵站內(nèi)，對(duì)兩個(gè)固定式排水泵站

9、之間積水采用洞內(nèi)兩側(cè)設(shè)排水溝加橫溝自然匯集至高程較低的集水泵站內(nèi)，由最后一級(jí)排水泵站傳遞高位水箱自然流至洞外污水處理池。4.2桐木斗角槽斜井-大里程桐木斗角槽斜井-大里程方向隧道坡度較緩，擬采用長(zhǎng)距離管道配合小集水泵收集反坡排水，考慮隧道反坡施工、最大涌水量、錨段位置以及水泵揚(yáng)程等因素，擬設(shè)置固定式排水泵站3座，分別設(shè)置在DK1704+790（6#泵站）、DK1706+210（7#泵站）、DK1706+630（8#泵站）處。實(shí)際施工時(shí)如遇到涌水量較大時(shí)可根據(jù)具體情況加密。前方施工掌子面積水采用臨時(shí)集水坑來(lái)收集積水，小集水泵用80mm消防軟管將積水收集并輸送至最近的較大的集水泵站內(nèi)，對(duì)兩個(gè)固定式

10、排水泵站之間積水采用洞內(nèi)兩側(cè)設(shè)排水溝加橫溝自然匯集至高程較低的集水泵站內(nèi)，由最后一級(jí)排水泵站傳遞DK1705+480處集水箱通過(guò)斜井排出。4.3桐木隧道斗角槽斜井-小里程桐木隧道斗角槽斜井-小里程方向上坡洞掘進(jìn)；縱坡-5.1，自身縱坡難以自然排水，擬采用利用集水箱增高水位然后自然排出的排水方式。具體做法是每200m左右設(shè)置一集水箱，利用水泵將集水坑水抽到集水箱里，利用集水箱內(nèi)水位差通過(guò)管道排至下一集水箱，依次接力DK1705+480處集水箱通過(guò)斜井排出；集水箱與集水箱之間設(shè)置加密集水坑，通過(guò)水泵將集水坑收集抽到集水箱排出。4.4桐木隧道斗角槽斜井桐木隧道斗角槽斜井設(shè)計(jì)綜合坡度9.34%，交叉點(diǎn)

11、與斜井口高差68.6m，最大涌水量272.4m3/d，結(jié)合輔助施工通道，考慮到斜井后期承擔(dān)接應(yīng)正洞、兩頭掘進(jìn)任務(wù)，斜井總正常為排水量為2059.8，預(yù)測(cè)最大排水量為：2858.9m/d，排水難度大，擬在斜井井深底部及中部設(shè)置4#、5#兩個(gè)集水箱式固定泵站，分兩級(jí)抽水。五、排水量水量計(jì)算5.1桐木進(jìn)口排水量計(jì)算桐木隧道進(jìn)口正常涌水量3050.2 m3/d，最大涌水量4201.5 m3/d。主要涌水段出現(xiàn)在DK1704+200+360段，在2#站與3#站之間，主要排水壓力在2#泵站。隧道縱向坡度-5.1下坡，參考泵業(yè)制造的抽水設(shè)備性能參數(shù)表，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)情況每級(jí)泵站配備設(shè)備數(shù)量經(jīng)計(jì)算： 排水量計(jì)算

12、：最大排水量：Q =（vR2）/4 Q-每秒排水量，取值0.0486（m/s），V-水流速度，取值2.5（m/s）計(jì)算尺排水管直徑：R=0.157m排水管取內(nèi)徑取值為180排水管。最大排水量Q最大=175.1（m/h）；正常排水量Q正常=127.1；綜合以上計(jì)算結(jié)果，桐木隧道進(jìn)口排水管采用180無(wú)縫鋼管排水管；水泵選取為揚(yáng)程20m，排水量為50（m/h）兩臺(tái)、80（m/h）一臺(tái)，正常施工時(shí)使用排水量為50（m/h）水泵，涌水量較大時(shí)使用排水量為80（m/h）水泵，涌水特別大時(shí)兩臺(tái)50（m/h）水泵同時(shí)使用，達(dá)到最大涌水量時(shí)三臺(tái)水泵同時(shí)使用。5.2桐木斗角槽斜井-大里程排水量計(jì)算正常涌水量為13

13、21.7m/d。預(yù)測(cè)最大涌水量為1820.6m/d。排水量計(jì)算：最大排水量：Q =（vR2）/4 Q-每秒排水量，取值0.0211（m/s），V-水流速度，取值2.5（m/s）計(jì)算尺排水管直徑：R=0.103m排水管取內(nèi)徑取值為120排水管。最大排水量Q最大=75.8（m/h）；正常排水量Q正常=55.1；綜合以上計(jì)算結(jié)果，桐木斗角槽斜井-大里程排水管采用120無(wú)縫鋼管排水管，水泵擬選取為揚(yáng)程20m，排水量為50（m/h）兩臺(tái)，正常施工時(shí)使用一臺(tái)排水量為50（m/h）水泵，涌水量較大時(shí)兩臺(tái)50（m/h）水泵同時(shí)使用。5.3桐木隧道斗角槽斜井-小里程排水量計(jì)算桐木隧道斗角槽斜井-小里程正常涌水量

14、556.4m/d，預(yù)測(cè)最大涌水量766.35m/d。排水量計(jì)算：最大排水量：Q =（vR2）/4 Q-每秒排水量，取值0.0089（m/s），V-水流速度，取值1.5（m/s）計(jì)算尺排水管直徑：R=0.087m排水管取內(nèi)徑取值為100排水管。最大排水量Q最大=31.9（m/h）；正常排水量Q正常=23.2（m/h）；綜合以上計(jì)算結(jié)果，桐木斗角槽斜井-小里程排水管采用100無(wú)縫鋼管排水管。5.4桐木隧道斗角槽斜井排水量計(jì)算桐木隧道斗角槽斜井正常為排水量為2059.8，預(yù)測(cè)最大排水量為：2858.9m/d；交叉點(diǎn)與斜井口高差68.6m。排水量計(jì)算：最大排水量：Q =（vR2）/4 Q-每秒排水量，

15、取值0.0331（m/s），V-水流速度，取值2.2（m/s）計(jì)算尺排水管直徑：R=0.138m排水管取內(nèi)徑取值為150排水管。最大排水量Q最大=119.1（m/h）；正常排水量Q正常=85.8（m/h）；綜合以上計(jì)算結(jié)果，桐木斗角槽斜井水管采用150無(wú)縫鋼管排水管，水泵擬選取為揚(yáng)程40m，排水量為50（m/h）和80（m/h）各一臺(tái)，正常施工時(shí)使用排水量為50（m/h）水泵，涌水量較大時(shí)使用排水量為80（m/h）水泵，涌水特別大時(shí)兩臺(tái)水泵同時(shí)使用。5.5 抽水設(shè)備型號(hào)選型原則隧道排水主要為隧道滲水，同時(shí)需考慮到施工用水。水質(zhì)除地下水的本身成分外，主要還有巖石、石屑、泥漿，同時(shí)還有噴射混凝土的

16、回彈物摻雜物，所以除考慮到需排出的水量外，還應(yīng)考慮到排水的成分組成。洞內(nèi)水量是逐段遞增，在各級(jí)泵站的水泵選型上，應(yīng)按照排水能力遞增原則自下而上遞增選配。各級(jí)泵站排水能力應(yīng)充分配備，并有一定的儲(chǔ)備能力。隧道施工后通過(guò)對(duì)洞內(nèi)水的成分組成分析，其主要水質(zhì)除地下水的本身成分外，主要還有巖石、石屑、泥漿等成分，泥漿泵考慮選用高效耐磨渣漿泵。隧道內(nèi)泵站間水量遞增較大，為了考慮到在管理、操作維修上的方便，泵站間高差相近，選用型號(hào)相同水泵，只是在設(shè)備數(shù)量上相應(yīng)增加。工作面移動(dòng)水泵，采用移動(dòng)輕便的水泵，實(shí)際操作根據(jù)水量大小在數(shù)量上予以增減。5.6 需要配用的設(shè)備及位置表桐木隧道進(jìn)口設(shè)置泵站位置及選用設(shè)備一覽表（

17、見(jiàn)附錄I）。六、 排水系統(tǒng)6.1 管路根據(jù)洞內(nèi)水量情況，結(jié)合選配的抽水設(shè)備，正常施工排水采用3套管路（可根據(jù)隧道施工后洞內(nèi)涌水情況增加管路）：1套為正常排水管；1套為80mm消防軟管（工作面上移動(dòng)積水）；1套為應(yīng)急管道，高壓風(fēng)管和高壓水管在泵站和洞口位置預(yù)留排水接頭，作為備用應(yīng)急管道。6.2 集水坑設(shè)置集水坑設(shè)于洞內(nèi)兩側(cè)，每隔150m200m設(shè)置1處，同時(shí)根據(jù)隧道內(nèi)出水量情況予以適當(dāng)加密。臨時(shí)集水坑的容量按該段5min的匯水量加上施工用水量（每工作面20-30m3/d）合計(jì)確定，一般集水坑尺寸為：2m（長(zhǎng)）*3m（寬）*1.5m（深），容量9m3，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整大小。6.3固定泵站設(shè)置

18、固定泵站為整個(gè)施工過(guò)程結(jié)束前所使用的接力排水水倉(cāng)位置，其具體位置詳見(jiàn)附錄I，泵站水倉(cāng)容量計(jì)算按匯水量加上施工用水合計(jì)確定，其結(jié)構(gòu)尺寸為3m（長(zhǎng)）*2.5m（寬）*1.5m（深），容量11.25m3，采用6mm鋼板焊接而成，放置于下錨洞位置，也可根據(jù)隧道開(kāi)挖后的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，泵站及排水線路設(shè)置在洞內(nèi)右側(cè)。6.4排水供電為確保洞內(nèi)排水正常進(jìn)行，不因電路問(wèn)題導(dǎo)致抽排工作的間斷，設(shè)置一條專用供電線路。由于水泵功率較大，新用電源電壓為380V，所以泵站用電引入380V穩(wěn)定電源。6.5其他工作面排水采用移動(dòng)式水泵，管路為80mm消防軟管，抽排至就近泵站或臨時(shí)集水坑內(nèi)。為確保洞內(nèi)道路無(wú)水干爽，必須修建好

19、兩側(cè)排水溝，確保洞內(nèi)滲水通過(guò)側(cè)溝引入集水坑內(nèi)，防止在洞內(nèi)道路上漫流。七、隧道排水靈活處理的要點(diǎn)在隧道單側(cè)或雙側(cè)設(shè)置的排水溝，排水溝的大小要依據(jù)隧道的坡度和涌水量的大小確定。抽水設(shè)備要依據(jù)隧道洞內(nèi)涌水量的大小及集水坑匯水的情況而定，同時(shí)水泵的揚(yáng)程要參考隧道的坡度和起始點(diǎn)的高差，要盡量做到有一定的富余量。八、在洞外增加防水、防汛及防山洪措施在隧道進(jìn)口處做好排水措施，做到排水暢通，并在洞口增加截水橫溝，防止地表水和施工排水倒灌進(jìn)洞，根據(jù)洞口水量情況可適當(dāng)加大橫溝斷面，并用棧橋連接施工便道與隧道，做到排水和行車互不影響，九、各項(xiàng)保證措施9.1組織管理保證在排水施工上不僅需要一套完善、合理的排水系統(tǒng)，還

20、需在管理上予以加強(qiáng)，才能達(dá)到預(yù)期的效果。為此不僅成立了專業(yè)排水隊(duì)，每個(gè)隊(duì)設(shè)隊(duì)長(zhǎng)一人，副隊(duì)長(zhǎng)兩人，設(shè)備檢修2人，排水工班4個(gè)班，每班組成：工班長(zhǎng)1人，泵站管理1人。還制定嚴(yán)格的值班制度。每個(gè)隧道作業(yè)面的隧道排水日常工作堅(jiān)持隊(duì)長(zhǎng)、副隊(duì)長(zhǎng)輪流24h值班制，并制定抽水記錄表進(jìn)行統(tǒng)一管理，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，匯總問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)分析。9.2安全技術(shù)保障措施對(duì)施工技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)和操作培訓(xùn)，針對(duì)一些技術(shù)特點(diǎn)和操作要領(lǐng)作重點(diǎn)講解和現(xiàn)場(chǎng)示范。對(duì)用電的排水設(shè)備要確保電路安裝的正確，檢查轉(zhuǎn)向是否正確，設(shè)置接地裝置及標(biāo)志，要嚴(yán)格按照安全用電方案辦理，做到一機(jī)一閘一漏。水泵的冷卻采用下一個(gè)泵站抽上來(lái)的水直接澆至排水泵上進(jìn)行

21、冷卻。由于洞內(nèi)均為滲水，雖然使用水泵為污水泵，一旦在進(jìn)水口處產(chǎn)生淤積將導(dǎo)致堵泵。為此，需要對(duì)坑內(nèi)污水進(jìn)行攪合，施工中采用在水泵與管路的接口處安一處出水口并安裝閥門(mén)，利用抽水的高壓水不斷對(duì)進(jìn)水口處進(jìn)行沖攪，同時(shí)利用高壓風(fēng)進(jìn)行沖吹，防止淤泥的淤積。針對(duì)隧道施工的特點(diǎn)，施工人員對(duì)隧道內(nèi)排水溝及集水坑內(nèi)污泥雜物要及時(shí)進(jìn)行清理，對(duì)管路要定期檢查維修，定期用清水進(jìn)行沖洗。在集水泵進(jìn)水口包裹鐵窗紗，同時(shí)把水泵或進(jìn)水口放在竹筐內(nèi)，可以防止污泥及雜物進(jìn)入而發(fā)生堵塞。當(dāng)水位下降超過(guò)底座，間隙出水時(shí)，應(yīng)立即停機(jī)檢查，運(yùn)行一段時(shí)間后，須進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。及時(shí)地進(jìn)行保養(yǎng)和維修確保設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要措施。對(duì)隧道內(nèi)的抽水設(shè)備要

22、定期進(jìn)行安全檢查，并派專人負(fù)責(zé)管理，做到24小時(shí)輪流值班，建立嚴(yán)格的值班管理制度。對(duì)易損的排水設(shè)備及管理配件要有必要的儲(chǔ)備和供應(yīng)上的保障。十、應(yīng)急預(yù)案由于本段隧道施工穿越斷層較多，可能出現(xiàn)突水、涌水等突發(fā)事故。為此，在現(xiàn)有排水系統(tǒng)上增設(shè)了1套設(shè)備和管路作為應(yīng)急措施。管路利用高壓進(jìn)水管路，即在每個(gè)泵站處在高壓水管上開(kāi)口，與安裝在泵站處的水泵接通，正常情況下把閘閥關(guān)閉。一旦遇到突水、涌水現(xiàn)象，即把進(jìn)水閘閥關(guān)閉，截?cái)喔邏汗┧?，打開(kāi)排水閥進(jìn)行應(yīng)急抽排，在特殊情況下，洞內(nèi)高壓風(fēng)管也可以改造利用上作為排水管道。針對(duì)隧道反坡施工排水的困難的特點(diǎn)，對(duì)隧道內(nèi)突發(fā)涌水事故，抽水設(shè)備損害，水位突然升高，建立必要的逃生系統(tǒng)，在掌子面及隧道內(nèi)設(shè)置應(yīng)急燈，在隧道內(nèi)作業(yè)區(qū)放置救生衣，并保持隧道內(nèi)通信暢通，發(fā)生突發(fā)事故后及時(shí)上報(bào)項(xiàng)目部應(yīng)急預(yù)案領(lǐng)導(dǎo)小組，啟動(dòng)突發(fā)事件的應(yīng)急預(yù)案。10鐵航空港集團(tuán)蒙華鐵路MHTJ-31標(biāo) 桐木隧道排水專項(xiàng)施工方案附錄I施工區(qū)域最大涌水量泵站位置水泵型號(hào)水泵數(shù)量檢修數(shù)量備