隧道反坡排水方案

隧道反坡排水方案編制： 審核： 批準(zhǔn)： xx隧道反坡段排水施工方案一、編制說明編制依據(jù)1、 新建鐵路xx線站前工程施工圖一xx隧道設(shè)計(jì)圖<xx(隧)19-(1)>2、 《鐵路隧道鉆爆法施工工序及作業(yè)指南》(TZ231-2007)3、 《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB1003-2005)4、 《客運(yùn)專線鐵路隧道工程施工技術(shù)指南》(TZ214-2005)5、 我公司現(xiàn)有的施工管理技術(shù)水平、施工人員素質(zhì)、抽水設(shè)備能力及涌水量等。編制原則1、 在超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)上，為了控制隧道涌水、突泥，可采用超前預(yù)注漿減小涌水量和水壓，保證隧道施工安全；環(huán)境條件許可時(shí)，對(duì)于地層中的孔隙水或節(jié)理、裂隙水，可采用地表或洞內(nèi)降水的方法降低地下水位，提高地層的穩(wěn)定性；當(dāng)降水方案不能滿足要求或無降排水條件，在隧道施工中遇到高壓涌水危及施工安全時(shí)，宜先采用排水的方法降低地下水的壓力，然后用注漿法進(jìn)行封堵。封堵涌水注漿應(yīng)先在周圍注漿，特別是向水源方向注漿，切斷水源，然后頂水注漿，將涌水堵住。2、 隧道涌水的處理應(yīng)貫徹預(yù)防為主的原則，應(yīng)采取先堵后排的措施，預(yù)計(jì)有大量涌水或涌水量雖不大，但開挖后可能引起大規(guī)模塌方時(shí)，應(yīng)在開挖前進(jìn)行帷幕注漿。3、 反坡段施工排水應(yīng)以設(shè)計(jì)圖紙為依據(jù)，尊重現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，超前規(guī)劃、統(tǒng)籌全局，合理安排現(xiàn)場(chǎng)施工方案，與實(shí)際不符時(shí)及時(shí)給予優(yōu)化，隨現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整施工方案，實(shí)現(xiàn)施工動(dòng)態(tài)管理。4、 隧道施工防排水工作應(yīng)按防、截、排、堵相結(jié)合的綜合治水原則。5、 結(jié)合xx、xx斜井、xx隧道的施工特點(diǎn)，本方案重點(diǎn)在反坡段排水上面。二、工程概況xx隧道地處福建省西北部xx縣及江西省黎川縣境內(nèi)，進(jìn)口位于江西省黎川縣西城鄉(xiāng)河漳村，NNE向沖溝的S側(cè)斜坡上，自然坡度15°?25°，植被發(fā)育，山坡臨空面傾向方位40°?50°.出口位于建寧縣黃坊鄉(xiāng)武調(diào)新村的NW向沖溝，NE側(cè)斜坡上，自然坡度20°?30°，植被發(fā)育，山坡臨空面傾向方位160°.隧道洞身最大埋深355.91m。隧道全長(zhǎng)14659m，米，從進(jìn)口單頭進(jìn)行施工，需進(jìn)行反坡排水。三、反坡段排水方案由于長(zhǎng)大反坡隧道，距離長(zhǎng)、坡度大，各種作業(yè)之間相互干擾大，這不僅對(duì)運(yùn)輸和通風(fēng)提出新的要求，而且在富水區(qū)排水的難度也將加大，如何處理這些問題，保證施工安全和進(jìn)度，是隧道長(zhǎng)大反坡段施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。反坡段施工應(yīng)以設(shè)計(jì)圖紙為依據(jù)，尊重現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，超前規(guī)劃、統(tǒng)籌全局，合理安排現(xiàn)場(chǎng)施工方案，與實(shí)際不符時(shí)及時(shí)給予優(yōu)化，隨現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整施工方案，實(shí)現(xiàn)施工動(dòng)態(tài)管理。為此，根據(jù)在長(zhǎng)大隧道的施工中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮施工環(huán)境及施工條件的影響，制定如下方案，以保證安全生產(chǎn)。本方案是用于隧道長(zhǎng)大反坡段施工。3.1方案比選方案的制定不僅要根據(jù)設(shè)計(jì)情況，還要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況去制定，滿足實(shí)際的需求。一般來說，反坡排水可以采用分段倒流。一次性倒流在長(zhǎng)大反坡段的施工中是不可行的，特別是在富水地段。當(dāng)隧道反坡坡度太大，距離過長(zhǎng)，不僅需要大功率的水泵，而且在突發(fā)事件的情況下無法保證掌子面的安全。分段倒流分兩種方法：小集水坑排水和長(zhǎng)距離集水坑排水。小集水坑排水：分段開挖反坡水溝，在分段處挖集水坑，每個(gè)集水坑處設(shè)一抽水機(jī)，把水抽至最后一段反坡，最后一個(gè)抽水機(jī)把水排到洞外或順坡點(diǎn)，最后由順坡水溝排至洞外，如圖1所示。圖1小集水坑排水示意圖集水坑間距離Lk（米）用下式計(jì)算：L*5）式中hk——反坡水溝開挖最大深度，一般不超過0.7米；is——線路坡度；ik——水溝底坡度，不小于2%。。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是工作面無積水，抽水機(jī)位置固定，也不需要水管。缺點(diǎn)是用的抽水機(jī)多，而且要開挖反坡段水溝。一般隧道較短和坡度較小時(shí)采用。長(zhǎng)距離集水坑（水倉(cāng)）排水：隔開較長(zhǎng)距離開挖集水坑（水倉(cāng)），設(shè)置泵站，開挖掌子面的積水用臨時(shí)水泵抽到最近的積水坑（水倉(cāng)），再由水倉(cāng)經(jīng)主抽水機(jī)排到洞口或順坡點(diǎn)水溝，最后由順坡水溝將水排到洞外，如圖5.1.1-2所示。圖2長(zhǎng)距離集水坑排水示意圖這種排水方法的優(yōu)點(diǎn)是所需抽水機(jī)數(shù)量較少、固定，利于檢查和維修，缺點(diǎn)是要安裝排水管，增加工序，掌子面臨時(shí)抽水機(jī)需要隨掌子面的掘進(jìn)而拆遷前進(jìn)。在隧道較長(zhǎng)、坡度較大、涌水量較大時(shí)采用。長(zhǎng)距離集水坑排水一般分為兩個(gè)階段。第一階段為初始階段，在沒有形成下一個(gè)固定的水倉(cāng)和泵站前的排水，第二階段為形成固定的水倉(cāng)和泵站后的排水。第一階段，在未形成下一個(gè)固定水倉(cāng)、泵站前的排水。此階段排水比較困難，特別是在坡度大、涌水量大的情況下，如何組織這個(gè)階段的排水工作，將直接影響到前方掌子面的施工安全及施工進(jìn)度。第一階段主要采用臨時(shí)水泵和臨時(shí)排水管。臨時(shí)排水管數(shù)量應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)最大涌水量及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況決定，并配以臨時(shí)水泵隨掌子面移動(dòng)。水管和水泵與掌子面應(yīng)保持50?70m的距離，保證掌子面在突發(fā)涌水的時(shí)候積水線不超過掌子面后退50m的距離；同時(shí)在掌子面爆破時(shí)也可以減少對(duì)水管和水泵的損壞。如果洞口或變坡點(diǎn)到水泵之間的裂隙水或散水較大，且距離過長(zhǎng)，則需要挖出臨時(shí)水溝，設(shè)置一個(gè)小型的臨時(shí)集水坑，把水引流匯集到臨時(shí)集水坑，在臨時(shí)集水坑安裝水泵，把水由臨時(shí)集水坑的水泵抽到洞口或順坡水溝，盡量減少流到前方施工掌子面的水量；同時(shí)掌子面的水也可抽到臨時(shí)積水坑，從臨時(shí)集水坑統(tǒng)一抽到洞口或順坡水溝。為方便施工與引流，臨時(shí)排水管應(yīng)與臨時(shí)水溝應(yīng)設(shè)在同一側(cè)。第二階段為形成固定水倉(cāng)和泵站之后的排水。此階段的排水可以分為兩個(gè)過程：第一個(gè)過程為施工掌子面到水倉(cāng)泵站的排水，第二個(gè)過程為泵站到上一個(gè)泵站、洞口或順坡水溝的排水。第一個(gè)過程的排水與未形成固定的水倉(cāng)和泵站前的排水方法相同。第二個(gè)過程就是水倉(cāng)泵站建成以后，具有一定的積水能力。把掌子面的積水抽到固定的水倉(cāng)，后方的散水和裂隙水也可經(jīng)水溝引流到水倉(cāng)，當(dāng)水倉(cāng)的容量達(dá)到安全警戒線時(shí)，再由水泵經(jīng)正式排水管排到洞口或順坡水溝。正式排水管應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況安裝，要滿足排水的要求且不能影響正常的施工及運(yùn)輸，最好設(shè)在臨時(shí)排水管的對(duì)面，與掌子面有一定的距離后即可進(jìn)行安裝，等到水倉(cāng)和泵站形成后，立刻進(jìn)行水泵的安裝、與排水管連接，形成排水能力。所有的正常使用、備用、檢修水泵要配備相應(yīng)的獨(dú)立管路。正式排水管必須連接牢固，避免漏水。考慮到排水管所受的自重及水的壓力和重力，正式排水管應(yīng)盡量使用鋼管，每節(jié)鋼管下設(shè)置基座，用焊接的方法連接牢固，排水管坡度應(yīng)和隧道的施工坡度相同。正式排水管的數(shù)量根據(jù)設(shè)計(jì)最大涌水量及實(shí)際的情況進(jìn)行安裝，各級(jí)泵站之間呈遞減形式，即離洞口或順坡水溝最近的泵站配置的排水管最多，最遠(yuǎn)的最少。當(dāng)固定水倉(cāng)和泵站形成工作能力后，臨時(shí)排水管及臨時(shí)水泵可以拆除，隨著掌子面前移。第二階段的排水流程為：臨時(shí)排水管或臨時(shí)積水坑將水排到固定水倉(cāng)，再由固定水倉(cāng)將水抽到上一個(gè)固定水倉(cāng)，如此接力，最終將水排到洞口或反坡點(diǎn)，達(dá)到排水目的。經(jīng)過兩個(gè)方案的比選，下村斜井排水最終決定采用長(zhǎng)距離集水坑（水倉(cāng)）排水。3.2水倉(cāng)及泵站的修建水倉(cāng)的位置選擇要合理，即各級(jí)水倉(cāng)之間及第一個(gè)水倉(cāng)與洞口或順坡水溝的距離選擇要合適。要綜合考慮到坡度的大小、施工作業(yè)條件，一般應(yīng)與隧道的坡度成反比，當(dāng)坡度較大時(shí)，選擇的距離應(yīng)短一點(diǎn)；坡度較小時(shí)，選擇的距離應(yīng)該長(zhǎng)一點(diǎn)。因?yàn)槠露仍酱?，相?duì)高差越大，距離過大高度將增大，即抽水的相對(duì)高度（水泵的揚(yáng)程）增大，增加排水的難度，因此根據(jù)坡度選擇合適的距離非常重要。水倉(cāng)的設(shè)置位置不能影響正常的施工，同時(shí)也要保證施工時(shí)不會(huì)造成對(duì)水倉(cāng)和泵站內(nèi)的配置及配電裝置的損壞。水倉(cāng)的大小選擇要合適，過大在開挖過程中影響前方掌子面的施工進(jìn)度，過小蓄水能力、倒流能力不足，無法保證安全，在突然或短暫的斷電后，如果水倉(cāng)沒有一定的蓄水能力，將使水回流到施工掌子面，造成掌子面的安全事故。同時(shí)，如發(fā)生突然特大涌水時(shí)，水倉(cāng)的蓄水能力有限、倒流能力不足，也無法滿足要求，可能造成掌子面的積水，造成安全事故。因此水倉(cāng)的大小應(yīng)考慮水倉(cāng)一段時(shí)間的蓄水能力，同時(shí)需要考慮一個(gè)安全系數(shù)。一般情況下我們以水倉(cāng)15?20分鐘的蓄水量為標(biāo)準(zhǔn)（根據(jù)最大設(shè)計(jì)涌水量估算15分鐘的水量）選擇水倉(cāng)的大小。3.3水泵的配置水泵的型號(hào)選擇，應(yīng)根據(jù)工藝流程、排水要求（最大涌水量）從多個(gè)方面加以考慮：最大涌水量、液體性質(zhì)、揚(yáng)程、管路布置、操作運(yùn)轉(zhuǎn)等。最大涌水量是選擇水泵型號(hào)的重要數(shù)據(jù)之一，根據(jù)最大涌水量選擇水泵的功率，水泵的功率將直接影響到整個(gè)排水系統(tǒng)的排水能力。選擇時(shí)以最大設(shè)計(jì)涌水量為依據(jù)，同時(shí)考慮到特殊情況和突發(fā)情況，為最大設(shè)計(jì)涌水量選擇一個(gè)合適的安全系數(shù)，一般抽水機(jī)的功率應(yīng)大于排水量所需功率20%以上，并有備用抽水機(jī)。揚(yáng)程：水泵揚(yáng)程的高低將決定能否將水從低處抽到高處。揚(yáng)程低了可能抽不出水；揚(yáng)程高了，泵工作時(shí)上竄，造成機(jī)器磨損很大，進(jìn)而損壞水泵。所需水泵的揚(yáng)程應(yīng)根據(jù)水倉(cāng)間的距離和隧道的坡度計(jì)算確定。液體性質(zhì)：包括液體介質(zhì)名稱、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和其他性質(zhì)。物理性質(zhì)包括溫度、密度、粘度、介質(zhì)中固體顆粒直徑和氣體含量等，這些都涉及到水泵的揚(yáng)程，有效氣蝕余量計(jì)算和合適泵的類型?；瘜W(xué)性質(zhì)指液體介質(zhì)的化學(xué)腐蝕和易性。水中含有特殊化學(xué)物質(zhì)的，要選擇與之相匹配的水泵類型。一般來說，在隧道施工中出現(xiàn)涌水，水質(zhì)都較好，考慮污水泵和清水泵兩種即可。綜合考慮以上幾個(gè)方面，水泵的選擇應(yīng)滿足幾個(gè)要求：型號(hào)和性能符合排水流量，揚(yáng)程，壓力，溫度等工藝參數(shù)；機(jī)械方面：可靠性高，噪聲低，振動(dòng)小；經(jīng)濟(jì)上要考慮設(shè)備費(fèi)、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)、維修費(fèi)和管理費(fèi)的總成本最低。選擇多個(gè)型號(hào)的水泵，在每個(gè)泵站進(jìn)行優(yōu)化選擇和組合（考慮用電），水泵的數(shù)量除了能夠滿足正常排水施工外，還應(yīng)該考慮備用和維修用的數(shù)量，以免水泵出現(xiàn)故障無法滿足排水要求。3.4人員安排根據(jù)實(shí)際的施工情況合理的進(jìn)行人員組織和安排，隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，避免人為因素造成對(duì)施工進(jìn)度的影響。3.5操作和檢修成立專門的排水班組，并對(duì)所有人員進(jìn)行培訓(xùn)。每個(gè)水倉(cāng)泵站設(shè)置專人進(jìn)行管理，做好記錄，根據(jù)不同的情況啟動(dòng)不同的水泵。派專人進(jìn)行水泵的定期維修和不定期的檢查，及時(shí)處理故障，確保工作水泵的正常使用，備用設(shè)備狀況良好。對(duì)于潛水泵應(yīng)經(jīng)常清理周圍的雜物。防止卡住葉輪，影響排水。3.6安全反坡隧道的施工，應(yīng)該對(duì)地下涌水量有足夠的估計(jì)，排水設(shè)施要有后備。應(yīng)加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，結(jié)合超前探孔，探明前方的地質(zhì)情況，防止突然遇到地下水囊、暗河等大量涌水進(jìn)入坑道造成事故。反坡施工排水的一個(gè)特殊方面就是要防止洞口或順坡水溝的水突然倒灌洞內(nèi)，水倒灌往往造成重大安全事故，因此，必須做好洞口或變坡點(diǎn)的排水和截水設(shè)施。做好停