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、排水量水量計算45.1桐木進(jìn)口排水量計算45.2桐木斗角槽斜井-大里程排水量計算55.3桐木隧道斗角槽斜井-小里程排水量計算55.4桐木隧道斗角槽斜井排水量計算55.5 抽水設(shè)備型號選型原則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)，洞身其余地段無村莊，隧道進(jìn)、出口沒有鄉(xiāng)村公路通往，交通不方便。2.2地形地貌隧道地

4、域主要為剝蝕低山區(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、杉樹和毛竹，山間谷地多狹長、傾斜。2.3氣象地處長江以南，江西省西部，屬亞熱帶溫暖濕潤氣候區(qū)，具有四季分明，雨量充沛，日照充足，無霜期較長，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)

5、設(shè)單面下坡，整座隧道坡度及坡段長度依次為-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，需要及時抽排，以防止施工掌子面水積聚過深，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)置多級泵站接力排水，工作面積水采用移動式潛水泵抽至就近泵站或臨時集水坑內(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排水泵站內(nèi)，如此

6、由固定式排水泵站接力將洞內(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容量按5min涌水量設(shè)計，并考慮施工和清淤方便綜合確定；臨時集水坑根據(jù)匯水段匯水量大小確定。工作水泵按使用1臺，備用1臺，檢修1臺配備，針對隧道涌水量大時要適當(dāng)增加工作水泵；同時為防止突水，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坡度較大隧道施工對排水電機(jī)揚(yáng)程要求相對較高，所以采用集水坑反坡道排水方式，在隧

7、道施工過程中分段開挖反坡排水溝，在每一段的終點(diǎn)開挖集水坑，設(shè)抽水機(jī)一臺，把積水抽至最后一段反坡，最后一個抽水機(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 長距離管道配合小集水泵收集式反坡排水對坡度較緩的隧道反坡道施工排水，適合采用較長距離開挖固定式集水坑作為泵站，用小集水泵將開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，需要開挖的集水坑較少，排水泵站較少，缺點(diǎn)是要安裝

8、水管較長，抽水機(jī)需要跟隨坑道的掘進(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；移動式自流高位水箱一座，施工時由DK1702+970向DK1703+350移動。實(shí)際施工時如遇到涌水量較大時可根據(jù)具體情況加密。前方施工掌子面積水采用臨時集水坑來收集積水，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

9、內(nèi)，對兩個固定式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)際施工時如遇到涌水量較大時可根據(jù)具體情況加密。前方施工掌子面積水采用臨時集水坑來收集積水，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

10、集水泵站內(nèi)，對兩個固定式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)，由最后一級排水泵站傳遞DK1705+480處集水箱通過斜井排出。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)水位差通過管道排至下一集水箱，依次接力DK1705+480處集水箱通過斜井排出；集水箱與集水箱之間設(shè)置加密集水坑，通過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)計綜

11、合坡度9.34%，交叉點(diǎn)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)測最大排水量為：2858.9m³/d，排水難度大，擬在斜井井深底部及中部設(shè)置4#、5#兩個集水箱式固定泵站，分兩級抽水。五、排水量水量計算5.1桐木進(jìn)口排水量計算桐木隧道進(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)場情況每級

12、泵站配備設(shè)備數(shù)量經(jīng)計算： 排水量計算：最大排水量：Q =（vR2）/4 Q-每秒排水量，取值0.0486（m³/s），V-水流速度，取值2.5（m/s）計算尺排水管直徑：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（m³/h）；正常排水量Q正常=127.1；綜合以上計算結(jié)果，桐木隧道進(jìn)口排水管采用180無縫鋼管排水管；水泵選取為揚(yáng)程20m，排水量為50（m³/h）兩臺、80（m³/h）一臺，正常施工時使用排水量為50（m³/h）水泵，涌水量較大時使用排水量為80（m³/h）水泵，涌水特別大時兩臺50（m

13、³/h）水泵同時使用，達(dá)到最大涌水量時三臺水泵同時使用。5.2桐木斗角槽斜井-大里程排水量計算正常涌水量為1321.7m³/d。預(yù)測最大涌水量為1820.6m³/d。排水量計算：最大排水量：Q =（vR2）/4 Q-每秒排水量，取值0.0211（m³/s），V-水流速度，取值2.5（m/s）計算尺排水管直徑：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（m³/h）；正常排水量Q正常=55.1；綜合以上計算結(jié)果，桐木斗角槽斜井-大里程排水管采用120無縫鋼管排水管，水泵擬選取為揚(yáng)程20m，排水量為50（m³

14、/h）兩臺，正常施工時使用一臺排水量為50（m³/h）水泵，涌水量較大時兩臺50（m³/h）水泵同時使用。5.3桐木隧道斗角槽斜井-小里程排水量計算桐木隧道斗角槽斜井-小里程正常涌水量556.4m³/d，預(yù)測最大涌水量766.35m³/d。排水量計算：最大排水量：Q =（vR2）/4 Q-每秒排水量，取值0.0089（m³/s），V-水流速度，取值1.5（m/s）計算尺排水管直徑：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（m³/h）；正常排水量Q正常=23.2（m³/h）；綜合以上計算結(jié)果，

15、桐木斗角槽斜井-小里程排水管采用100無縫鋼管排水管。5.4桐木隧道斗角槽斜井排水量計算桐木隧道斗角槽斜井正常為排水量為2059.8，預(yù)測最大排水量為：2858.9m³/d；交叉點(diǎn)與斜井口高差68.6m。排水量計算：最大排水量：Q =（vR2）/4 Q-每秒排水量，取值0.0331（m³/s），V-水流速度，取值2.2（m/s）計算尺排水管直徑：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（m³/h）；正常排水量Q正常=85.8（m³/h）；綜合以上計算結(jié)果，桐木斗角槽斜井水管采用150無縫鋼管排水管，水泵擬選取為揚(yáng)程40

16、m，排水量為50（m³/h）和80（m³/h）各一臺，正常施工時使用排水量為50（m³/h）水泵，涌水量較大時使用排水量為80（m³/h）水泵，涌水特別大時兩臺水泵同時使用。5.5 抽水設(shè)備型號選型原則隧道排水主要為隧道滲水，同時需考慮到施工用水。水質(zhì)除地下水的本身成分外，主要還有巖石、石屑、泥漿，同時還有噴射混凝土的回彈物摻雜物，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。各級泵站排水能力應(yīng)充分配備，并有一定的儲備能力。隧道施工后通過對洞內(nèi)水的成分組成分析，其

17、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，選用型號相同水泵，只是在設(shè)備數(shù)量上相應(yīng)增加。工作面移動水泵，采用移動輕便的水泵，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（見附錄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（工作面上移動積水）；1套為應(yīng)急管道，高壓風(fēng)管和高壓水管在

18、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，同時根據(jù)隧道內(nèi)出水量情況予以適當(dāng)加密。臨時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）合計確定，一般集水坑尺寸為：2m（長）*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)置固定泵站為整個施工過程結(jié)束前所使用的接力排水水倉位置，其具體位置詳見附錄I，泵站水倉容量計算按匯水量加上施工用水合計確定，其結(jié)構(gòu)尺寸為3m（長）*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，

19、也可根據(jù)隧道開挖后的實(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式水泵，管路為80mm消防軟管，抽排至就近泵站或臨時集水坑內(nèi)。為確保洞內(nèi)道路無水干爽，必須修建好兩側(cè)排水溝，確保洞內(nèi)滲水通過側(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，同時水泵的

20、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)，每個隊(duì)設(shè)隊(duì)長一人，副隊(duì)長兩人，設(shè)備檢修2人，排水工班4個班，每班組成：工班長1人，泵站管理1人。還制定嚴(yán)格的值班制度。每個隧道作業(yè)面的隧道排水日常工作堅(jiān)持隊(duì)長、副隊(duì)長輪流24

21、h值班制，并制定抽水記錄表進(jìn)行統(tǒng)一管理，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，匯總問題進(jìn)行總結(jié)分析。9.2安全技術(shù)保障措施對施工技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)和操作培訓(xùn)，針對一些技術(shù)特點(diǎn)和操作要領(lǐng)作重點(diǎn)講解和現(xiàn)場示范。對用電的排水設(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泵站抽上來的水直接澆至排水泵上進(jìn)行冷卻。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，利用抽水的高壓水不斷對進(jìn)水口處進(jìn)行沖攪，同時利用高壓風(fēng)進(jìn)行沖吹，防止淤泥的淤

22、積。針對隧道施工的特點(diǎn)，施工人員對隧道內(nèi)排水溝及集水坑內(nèi)污泥雜物要及時進(jìn)行清理，對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)水位下降超過底座，間隙出水時，應(yīng)立即停機(jī)檢查，運(yùn)行一段時間后，須進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。及時地進(jìn)行保養(yǎng)和維修確保設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要措施。對隧道內(nèi)的抽水設(shè)備要定期進(jìn)行安全檢查，并派專人負(fù)責(zé)管理，做到24小時輪流值班，建立嚴(yán)格的值班管理制度。對易損的排水設(shè)備及管理配件要有必要的儲備和供應(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

23、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，即在每個泵站處在高壓水管上開口，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，截斷高壓供水，打開排水閥進(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。針對隧道反坡施工排水的困難的特點(diǎn)，對隧道內(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)事故后及時上報項(xiàng)目部應(yīng)急預(yù)案領(lǐng)導(dǎo)小組，啟動突發(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