隧道反坡排水施工方案

1、新建貴廣鐵路GGTJ-7標(biāo)寶峰山隧道一號(hào)斜井反坡排水專(zhuān)項(xiàng)施工方案編制：審核：審批：中鐵二十三局貴廣鐵路GGTJ-7標(biāo)指揮部二OO九年五月寶峰山隧道1#斜井反坡排水專(zhuān)項(xiàng)施工方案一、編制依據(jù)（1）寶峰山隧道設(shè)計(jì)咨詢版；（2）新建貴陽(yáng)至廣州鐵路站前工程施工總價(jià)承包招標(biāo)招標(biāo)文件（招標(biāo)編號(hào)：JS2008-092）；（3）鐵路隧道防排水技術(shù)規(guī)范（TB10119-2000）；（4）鐵路隧道施工規(guī)范（TB10204-2002）；（5）客運(yùn)專(zhuān)線鐵路隧道施工技術(shù)指南（TZ214-2005）（6）國(guó)家、鐵道部和地方現(xiàn)行相關(guān)技術(shù)規(guī)范和相關(guān)法律法規(guī)文件。二、隧道設(shè)計(jì)及水文地質(zhì)概況由我單位負(fù)責(zé)施工的新建貴廣鐵路GGTJ-

2、7標(biāo)寶峰山隧道，里程D3K478+091DK491+818,全長(zhǎng)13727m，為貴廣鐵路重點(diǎn)控制工程。其中1#斜井工區(qū)負(fù)責(zé)施工的斜井里程X1K0+000X1K1+480，長(zhǎng)1480m，正洞里程D3K481+060DK485+000，長(zhǎng)3940m。斜井長(zhǎng)1480m，坡度9%，為反坡排水，正洞D3K481+060DK482+800，長(zhǎng)1740m，坡度4.5%。，為反坡排水。由于寶峰山隧道為特長(zhǎng)隧道，經(jīng)過(guò)7個(gè)斷層帶，地質(zhì)條件復(fù)雜多變，滲水、涌水情況點(diǎn)多面廣。圍巖破碎，滲水量大，滲水不間斷匯流，給施工帶來(lái)了很大難度。其中寶峰山隧道1#斜井正洞經(jīng)過(guò)一條大斷層（栗木-恭城區(qū)域性大斷層）和一條背斜（涼亭背斜

3、）。我單位根據(jù)具體情況，在斜井及正洞內(nèi)布置了大量的抽排水設(shè)備和管道，24小時(shí)不間斷的抽排，及時(shí)排除隧道內(nèi)積水，確保了隧道的順利施工。、原設(shè)計(jì)水文地質(zhì)情況一）地表水發(fā)育特征寶峰山隧道1#斜井段位于廣西桂林市以東，陽(yáng)朔縣以北涼亭村附近，洞身測(cè)段屬剝蝕高，中山地貌，絕對(duì)高程200-1300m，相對(duì)高差最大達(dá)950m，自然坡度一般2065度，地形起伏較大，坡陡溝深，溝谷多呈“V”字形。年平均降雨量1677mm，最大2199mm，最小1219mm，48月為雨季，降雨量占全年60%，十一月到二月為枯季，降雨量占全年15%。測(cè)區(qū)水系屬珠江桂江水系，漓江支流，地表河流發(fā)育，水系沿構(gòu)造發(fā)育，形成許多深切溝谷，支

4、溝時(shí)有流水，主溝常年有水流，由大氣降雨控制及上游水補(bǔ)給，流量受季節(jié)變化影響大，以蒸發(fā)，下滲和徑流等形式排泄。（二）地下水發(fā)育特征測(cè)區(qū)地下水以土層孔隙水、基巖裂隙水、溶隙水位主?；鶐r裂隙水由于地質(zhì)構(gòu)造的活動(dòng)，斷裂及構(gòu)造節(jié)理裂隙發(fā)育，為地下水的富集提供了良好的空間，在節(jié)理密集地帶或斷裂破碎帶附近地下水量較大，水量豐富，因此在隧道施工過(guò)程中，節(jié)理裂隙密集帶或斷裂破碎帶附近可能會(huì)遇到股狀涌水，應(yīng)做好引排水處理措施。（三）隧道涌水量預(yù)測(cè)本隧最大涌水量：Q平常期=56010m3/d，Q雨期=84015m3/d。三、總體方案、斜井反坡排水正常施工時(shí)：斜井采取反坡排水。反坡排水采取固定泵站與集水井（坑）相結(jié)合

5、的方式進(jìn)行抽排，斜井內(nèi)距掌子面200300m在洞側(cè)設(shè)置一臨時(shí)集水井，用于污水沉淀。固定泵站的位置根據(jù)具體施工時(shí)涌水量大小進(jìn)行設(shè)置。泵站安裝大功率水泵，分級(jí)將污水抽至洞口沉淀池再次沉淀達(dá)標(biāo)后排放。應(yīng)急抽水時(shí)：備用變壓器和備用抽水泵組成應(yīng)急排水系統(tǒng)，水泵直接布置在出水點(diǎn)，將高壓風(fēng)管改裝成排水管路。、正洞反坡排水正洞反坡排水階段為：斜井承擔(dān)的正洞開(kāi)挖不具備順坡排水條件時(shí)必須采取反坡排水措施。在斜井與正洞交點(diǎn)附近設(shè)置一大型泵站（交叉口固定泵站），將匯集的水流通過(guò)斜井泵站抽排至洞外沉淀池。正洞反坡施工段水量較小時(shí)每隔300m設(shè)置一座集水井；當(dāng)開(kāi)挖面遇涌水量較大時(shí)泵站設(shè)置在開(kāi)挖面安全范圍內(nèi)。泵站抽排能力根

6、據(jù)該段涌水量設(shè)計(jì)；順坡排水施工里程段水流集中匯于斜井交叉口固定泵站。由于正洞坡度較小，集水坑每隔500米設(shè)置一處，為保證正洞車(chē)輛運(yùn)輸暢通，聚水坑結(jié)合橫通道或綜合洞室位置設(shè)置。聚水坑采用片石砌筑，坑內(nèi)采用水泥砂漿抹面，同時(shí)掌子面配備23臺(tái)污水泵，防止掌子面出現(xiàn)涌水。斜井采用機(jī)械排水，由于斜井洞口與正洞交叉口高差較大，為防止突然涌水，抽水設(shè)備選用大功率水泵，多級(jí)泵站抽水。施工工作面積水采用移動(dòng)式潛水泵抽至就近的泵站或臨時(shí)積水坑內(nèi)，其余已經(jīng)施工地段出水經(jīng)臨時(shí)集水坑自然匯積到泵站水池內(nèi)。由工作泵將水經(jīng)管路抽排至交叉口泵站，如此接力抽排到洞外污水池經(jīng)處理后排放。、排水供電布置根據(jù)建設(shè)單位“關(guān)于反坡排水隧

7、道需配置備用電源的文件通知”，結(jié)合所在區(qū)域的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)布局及施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。為保障洞內(nèi)抽水設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，布置兩條高壓線路進(jìn)洞。分別是10KVA、35KVA線路，以避免某一電網(wǎng)停電對(duì)排水系統(tǒng)運(yùn)行造成的影響。、反坡排水實(shí)施方案1、斜井施工階段抽水方案抽水系統(tǒng)的布置：斜井施工過(guò)程中因涌水量較大，分別在X1K0+970、X1K0+480、X1K0+030里程處設(shè)置固定泵站，在X1K1+180、X1K0+670、X1K0+280處設(shè)置臨時(shí)泵站。具布置詳見(jiàn)圖1。供電系統(tǒng)的布置：斜井掘進(jìn)1100m后，為保障洞內(nèi)抽水設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，布設(shè)高壓進(jìn)洞線路（10KVA），并安裝1臺(tái)800KVA變壓器，設(shè)置里程為X1K0

8、+3802、正洞施工階段抽水方案抽水系統(tǒng)的布置：進(jìn)入正洞施工后在DK481+800處設(shè)置固定泵站，在DK482+300、D3K481+300設(shè)置臨時(shí)泵站，正洞反坡施工方向分別布置排水系統(tǒng)。具體布置詳見(jiàn)圖2。供電系統(tǒng)的布置：在斜井X1K0+380處設(shè)置1臺(tái)800KVA變壓器為交叉口泵站供應(yīng)電源。從交叉口至貴陽(yáng)方向1000m范圍內(nèi)排水用電由斜井X1K0+380處的變壓器直接引出。當(dāng)施工至1000m范圍外時(shí)，在DK481+964綜合洞室內(nèi)增設(shè)1臺(tái)800KVA變壓器，供貴陽(yáng)方向的抽水用電。3、斜井階段與正洞階段設(shè)備及管路配置貴陽(yáng)方向二根©200一根©150'70|一根

9、69;150站+97080L二根©200一根©150廣州方向一根©150一根©200二根©200一根©150一根©200一根©150©150©150©200©200©150©200©150©200©200©150©200©150©200©2001#:1852#:1853#:2854#:2855#:1856#:2857#:1858#:2859#:28510#:1811#:2812

10、#:1813#:2814#:28m/h,75m,55KWm/h,75m,55KWm/h,75m,90KWm/h,75m,90KWm/h,75m,55KWm/h,75m,90KWm/h,75m,55KWm/h,75m,90KWm/h,75m,90KW5m/h,75m,55KW5m/h,75m,90KW5m/h,75m,55KW5m/h,75m,90KW5m/h,75m,90KW圖1寶峰山隧道1#斜井.斜井施工階段反坡排水系統(tǒng)布置圖三根©200三根©200D3K481+300泵站貴陽(yáng)方向二根©200廣州方向四根©200JDK481+800泵站©15

11、01#、#11#:185mh,75m,55KW©2002#5#9#©20016#D80QKVA四根©200一根©150四根©200一根©1501D離+300一根©帖1+96420019#、3#4#:285mth,75m,90KW、#、8#:285m/h75m,90KW、10#:285m/W5m,90KW、17#、18#:200h/h,25m,22KW22#、23#200m/h,25m2KW、20#、21#:20(m/h,50m,55KW圖2寶峰山隧道1#斜井正洞施工反坡排水系統(tǒng)布置圖四、設(shè)備選型配套1、設(shè)備選型的理論分析根據(jù)

12、一號(hào)斜井設(shè)計(jì)資料及涌水狀況，考慮到隧道突發(fā)涌水情況的出現(xiàn)，其最大應(yīng)急排水能力應(yīng)達(dá)到31800m3/d,即每小時(shí)排水能力為1325m3/h,所有泵站排水管均采用鋼管進(jìn)行安裝。從正洞一級(jí)泵站到斜井三級(jí)泵站高差為4.64m,水泵考慮克服抽水高差以外，還考慮排水管道的水頭損失（即揚(yáng)程損失），按照如下公式計(jì)算水頭損失：hfLv2dj2g式中：入為水管摩阻系數(shù)，采用的水管為普通鋼管，取值0.024;L為水管長(zhǎng)度;d為水管內(nèi)徑;v為管內(nèi)流速，取2.5m/s；g為重力加速度，取9.81；以直徑為200mm為例，每1000m水管的水頭損失為38.5m，另外考慮每組管管均至少將安裝兩組閘閥、兩組單向閥及一組以上三

13、通或彎頭時(shí)造成的水頭局部損失，從正洞一級(jí)泵站至斜井三級(jí)泵站的排水理論所需揚(yáng)程為18.44m，另考慮到1.1以上的揚(yáng)程保證系數(shù)，所配備的水泵均在48.72m揚(yáng)程以上。同理,斜井三級(jí)泵站至二級(jí)泵站高差37.89m，水管長(zhǎng)度450m，配置水泵揚(yáng)程要在60.74m以上，二級(jí)泵站至一級(jí)泵站高差42.39m，水管長(zhǎng)度490m，配置水泵揚(yáng)程要在67.38m以上，一級(jí)泵站至斜井口高差42.39m，水管長(zhǎng)度560m（包含50m洞外管路），配置水泵揚(yáng)程要在70.35m以上根據(jù)對(duì)隧道內(nèi)涌水情況的分析，其緊急排水能力需達(dá)到1325m3/h以上,為此，斜井井身內(nèi)的管道布設(shè)應(yīng)以大管道為主，鋼管流速取值為2.03.0m/s

14、,應(yīng)急抽排水時(shí)加大水泵設(shè)備，管內(nèi)流速按2.0m/s考慮，其管道總斷面積應(yīng)達(dá)到0.184m2;按照正常排水考慮時(shí)，流速取1.5m/s，其排水能力為900m3/h,所需管道總斷面積為0.167m2。根據(jù)隧道晝夜涌水量并考慮一定的富裕系數(shù)，在排水設(shè)備滿足要求的前提下，結(jié)合技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面進(jìn)行抽水鋼管直徑的選取d。d4Q/(Vp)其中Q為管流量(m3/s)，Vp為管道允許流速(m/s)，參考一般抽水鋼管流速取值為2.03.0m/s，根據(jù)上述公式計(jì)算結(jié)果如表1所示。表1管道直徑選取計(jì)算表序號(hào)計(jì)算管徑理論需要排數(shù)備注采取措施應(yīng)急排水正常排水11002422管徑太小，排數(shù)太多，不利于水泵配置舍棄215011

15、10排數(shù)多，不經(jīng)濟(jì)可以考慮320066比較經(jīng)濟(jì)，實(shí)用可以考慮425044經(jīng)濟(jì)，實(shí)用考慮530033管徑太大，不利于施工舍棄635022管徑太大，不利于施工舍棄為了提高抽水設(shè)備及管道的利用率，且確保有一定的富裕系數(shù)，在進(jìn)入正常施工后，在斜井范圍內(nèi)采用不同管徑搭配使用，配四排©200、一排©150鋼管,另在突發(fā)涌水時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，將高壓供水管和高壓供風(fēng)管用作排水使用。在水泵電機(jī)的選型，應(yīng)綜合考慮能量利用、電機(jī)功效、電機(jī)安全系數(shù)及揚(yáng)程等等，按以下經(jīng)驗(yàn)公式配備電機(jī)功率：電機(jī)功率=流量(m3/h)x揚(yáng)程(m)X9.81/(36OOx功效)電機(jī)功效一般取0.50.75，水泵越大，功效越

16、高結(jié)合市場(chǎng)現(xiàn)有水泵型號(hào)以及可能定型生產(chǎn)的規(guī)格，對(duì)擬使用的各種水泵功率計(jì)算如表2所示。表2水泵電機(jī)功率一覽表序號(hào)配套管徑揚(yáng)程（m）流量(m3/h)計(jì)算流速（m/s）安裝部位功效計(jì)算功率（KW）選用功率（KW）1200752852.521斜井泵站0.7083.21902150751852.903斜井泵站0.7054.01553200502061.826正洞泵站0.7040.10554200252001.769正洞泵站0.7019.4622根據(jù)目前涌水水位及容水量，為達(dá)到操作方面，作業(yè)循環(huán)時(shí)間短的目的，在水位降至安全水位之前，其主泵站均需隨著水位下降而移動(dòng)，根據(jù)同類(lèi)型號(hào)水泵配置情況，建立三組移動(dòng)泵站

17、，采用輪胎行走式移動(dòng)泵站平臺(tái)，除此之后，在每一作業(yè)面再設(shè)置24臺(tái)7.5kw水泵，以配合主泵站抽水及其它較小坑洼處積水，其主泵站具體配置情況如表3所示。五、排水系統(tǒng)1、管路根據(jù)洞內(nèi)最大水量情況，結(jié)合選配的抽水設(shè)備，管路均為無(wú)縫鋼管。突發(fā)涌水采用一套©325mm管路（高壓風(fēng)管）和用一套©100mm管路（高壓水管），作為應(yīng)急排水管路。2、臨時(shí)集水坑斜井內(nèi)臨時(shí)積水坑設(shè)在洞內(nèi)右側(cè)，每隔300米設(shè)置一處（臨時(shí)泵站）。臨時(shí)積水坑尺寸為：15m（長(zhǎng)）X4m（寬）x2.5m（深），容量150m3。正洞內(nèi)臨時(shí)集水坑每隔250米設(shè)置一處，臨時(shí)積水坑尺寸為：15m（長(zhǎng)）X5.9m（寬）x1.6m（

18、深），容量141.6m3。3、固定泵站固定泵站為正洞泵站、斜井泵站。一號(hào)斜井由于高差較大（122.76m），斜井內(nèi)設(shè)固定泵站3處，泵站水倉(cāng)結(jié)構(gòu)尺寸為：30m（長(zhǎng)）x5.0m（寬）X2.8m（深），容量280m3。泵站設(shè)在進(jìn)洞左側(cè)。正洞反坡長(zhǎng)度1740m，在1000m處設(shè)置泵站，泵站水倉(cāng)為單幅仰拱施工后未施工的填充位置尺寸：30m（長(zhǎng)）X5.9m（寬）X1.6m（深），容量283m3表2泵站布置表序號(hào)泵站名稱里程凈高差排水距離理論計(jì)算楊程配備揚(yáng)程使用情況備注1一級(jí)X1K0+97042.3956070.34575永久2二級(jí)X1K0+48042.3949067.3875永久3三級(jí)X1K0+03037.8945060.7475永久4正洞泵站DK482+3002.3453023.7525臨時(shí)5正洞泵站DK481+8004.64103048.7250永久6正洞泵站DK481+3002.2550023.6525臨時(shí)水泵配置情況斜井一、二、三級(jí)泵站各配置300m3/h、75m、90KW/h各5臺(tái)（一臺(tái)備用），200m3/h、75m、55KW/h各2臺(tái)（一臺(tái)備用）4、其他掌子面排水采用移動(dòng)式水泵，管路為©159mm消