二青山隧道施工排水專項方案

1、渝黔隧道施工排水專項方案1、渝黔隧道工程概況1.1、工程簡介渝黔鐵路 10 標(biāo)段五分部施工起訖里程 D1K282+735.787D1K290+554.27，總長度7.818km，包括特大橋 2 座（總長 2.755 延長米）、大橋 5 座（總長 0.925km）、中小隧道 4座（總長 3.375km）、涵洞 2 座、路基 0.762km。重難點工程是大干溝雙線特大橋（高墩、大跨度連續(xù)梁）、安理寨隧道（采空區(qū)、巖溶、低瓦斯隧道）坪上雙線特大橋（多次跨越既有鐵路）。項目地處貴陽市息烽縣，線路穿越小寨壩鎮(zhèn)、永靖鎮(zhèn)，臨近210 國道及貴遵高速公路，交通較為便利。本段工程計劃 2013 年 6 月 20

2、 日開工，2015 年 10 月 31 日達(dá)到竣工交付標(biāo)準(zhǔn)，總工期 30 個月。隧道包括新小干溝隧道（中心里程D1K283+865，全長 254m）、安理寨隧道（中線里程 D1K285+053.5，全長 1517m）、息烽一號隧道 （中心里程 D1K286+883.5，全長 1463m）、息烽二號隧道（中心里程D1K288+092.5，全長 141m）；1.2、地質(zhì)構(gòu)造本標(biāo)段隧道位于云貴高原黔中東緣息烽南山一帶，隧址區(qū)內(nèi)地勢總體是東高西低，高程一般在10501160m。隧道區(qū)屬構(gòu)造剝蝕到溶蝕地貌。隧道區(qū)覆蓋層為第四系松散堆積巖，下伏基巖為三疊系和二疊系泥巖，灰?guī)r和煤層。息烽向斜：向斜軸軸向東北

3、 20，地層傾角北西翼 1424，南東翼 4060，核部最新地層為侏羅紀(jì)系自流井群，翼部主要為三疊系及二疊系地層。隧道位于該向斜北西翼1.2.1、斷裂受區(qū)域構(gòu)造壓應(yīng)力的影響，測區(qū)主要發(fā)育NNE 走向斷裂，共有 2 條斷層與隧道正線或斜井相交，現(xiàn)分述如下：F4 正斷層為一壓扭性逆斷層，在D1K284+650m（洞身處相交于D1K284+677）與隧道線路交角為68。斷層走向近東西，傾向向東，傾角為70左右，斷距約 30m，長約 0.4km。上盤地層向北東方向位移，下盤地層向南西方向位移，兩盤地層均為 T1y2 P2L2，巖性主要為灰?guī)r，其次為泥巖，鈣質(zhì)泥巖夾粉砂巖及煤層。破碎帶寬 510m，在斷

4、層與線路交匯地帶發(fā)育一溶蝕洼地，降雨時部分地表水順斷層帶向下滲流，對隧道施工影響較大。F5 逆斷層為一壓扭性逆斷層，屬黑神廟背斜軸進(jìn)一步受力破壞所形成。該斷層在D1K285+070m（洞身相交于 D1K285+080m 處）與隧道線路交角為59，斷層走向北東，傾向南東，傾角51左右，斷距大于50m，在隧址區(qū)出露長度大于 1km，向線路的左右兩側(cè)延出區(qū)外。上盤地層向北東方向位移，下盤地層向南西方向位移， 兩盤地層均為T1y1P2L，巖性主要為灰?guī)r，其次為泥巖，鈣質(zhì)泥巖夾粉砂巖及煤層。 破碎帶寬 1020m，物探勘探成果資料對該斷層亦有一定的顯示，調(diào)查時地表見有斷層泉處露。斷層破碎帶大部分位于軟質(zhì)

5、巖地層中，其走向與線路走向呈小角度斜交，隧道通過破碎帶及影響帶的長度較大，對隧道的施工有影響1.2.3、節(jié)理測區(qū)巖體受構(gòu)造及變質(zhì)巖化作用影響，巖層產(chǎn)狀多變，節(jié)理發(fā)育，節(jié)理間距 0.55m 不等，巖體多被切割成碎裂狀或塊狀， 大部分為微張 張開節(jié)理，部分膠結(jié)，少有充填物，并發(fā)育有節(jié)理密集帶。測區(qū)以走向為N310320W、N340350W 及 N30 40E 三組節(jié)理最為發(fā)育。1.3、水文地質(zhì)1.3.1、地下水類型隧道穿越地層除進(jìn)、出口淺埋段為第四系黃土層外，其余均為太古界、元古界的變質(zhì)巖地層。根據(jù)各地層的巖性及其組合關(guān)系、地質(zhì)構(gòu)造條件、水理性質(zhì)、地下水賦存條件和水力特征，可將隧址區(qū)地下水類型劃分

6、為兩類：變質(zhì)巖類基巖裂隙水和松散巖類孔隙水。1.3.1.1、變質(zhì)巖類基巖裂隙水測區(qū)內(nèi)的巖性為太古界和元古界的片麻巖、偉晶巖、片巖、石英巖、超基性巖、花崗巖和變粒巖等，巖石一般堅硬致密，透水性、含水性都較弱?；鶐r中的地下水主要具有如下賦存規(guī)律：第一、受區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力作用，巖體節(jié)理裂隙、斷層發(fā)育，為地下水賦存創(chuàng)造了條件，并決定了其富水程度的強(qiáng)弱。與隧道相交的9 條斷層破碎帶、 3 處節(jié)理密集帶都含有較多的地下水。第二、隧道進(jìn)口段、出口段埋深較淺，基巖上覆幾十米厚的黃土，基巖全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化，破碎呈砂土狀、碎石土狀，透水性強(qiáng)，含水量大。第三、野雞山向斜是有利的儲水構(gòu)造。1.3.1.2、松散巖類孔隙水第四

7、系中、上更新統(tǒng)孔隙潛水含水層巖性以粉質(zhì)黃土為主，多以披蓋式覆于基巖之上，厚度一般50-70m。以接受大氣降水垂直補(bǔ)給為主，局部亦有河流的側(cè)向補(bǔ)給，富水程度小。第四系全新統(tǒng)河谷沖積層孔隙潛水，主要分布于湫水河、嵐河水系的河谷、溝谷及其階地地帶，含水層由砂和砂礫組成，含水層厚度變化較大，透水性強(qiáng)，地下水位埋深淺。1.3.2 地質(zhì)構(gòu)造對地下水賦存的影響區(qū)內(nèi)地層是以片巖、片麻巖、石英巖、變粒巖為主的變質(zhì)巖類地層，局部分布各時代的侵入巖類，均屬于蓄水程度弱的裂隙含水巖組。從區(qū)域地質(zhì)及構(gòu)造情況分析，構(gòu)造是地下水賦存主要影響因素。測區(qū)地層受多期構(gòu)造運(yùn)動的影響，形成了以元古界野雞山群白龍山組（ PtYb）為核

8、部地層的向斜構(gòu)造。在其兩翼則發(fā)育多條與褶皺軸向近平行的區(qū)域性斷層，其中一條使得太古界界河口群奧家灘三段（ ArJa3）與元古界野雞山群青楊樹灣組（ PtYq）呈斷層接觸。上述褶皺與斷層構(gòu)造的存在，以及各地層巖性的差異，從而使得地下水的賦存有著不同的賦存特征：1.3.2.1、在向斜核部地段呈現(xiàn)匯流型特征。從構(gòu)造條件上看，位于向斜核部的白龍山組（ PtYb）地層具有一定程度的富水性，但由于其巖層主要為斜長角閃巖、角閃片巖及角閃變粒巖等硬質(zhì)巖，且多為塊狀結(jié)構(gòu)，所以其富水部位主要為節(jié)理、裂隙密集帶。1.3.2.2、斷裂及其影響帶，巖體破碎，構(gòu)造裂隙密集，為地下水的富集、運(yùn)移創(chuàng)造了條件。測區(qū)內(nèi)分布的兩條

9、北東向斷裂與向斜構(gòu)造復(fù)合聯(lián)合，從而形成了該區(qū)域近南北向的構(gòu)造體系。該構(gòu)造體系控制并制約著地下水的富集，從而形成了地下水不同的賦存條件與分布特征。2、排水方案2.1、總體排水方案洞口及正洞排水為反坡排水，采用機(jī)械排水，設(shè)置多級泵站接力排水。施工掌子面積水采用移動式潛水泵抽至就近泵站或移動水倉中。進(jìn)洞口每 420m 左右設(shè) 1 個水倉；出洞口每430m 左右設(shè) 1 個水倉2.2、水倉容量泵站水倉容量按10min 兩倍設(shè)計正常涌水量計算，各工區(qū)水倉設(shè)計尺寸見表 5。2.3 、設(shè)備配置：2.3.1 、高差計算1#斜井：每級泵站之間的高差為42078 32.76m；2#斜井：每級泵站之間的高差為4301

10、12 48.16m；3#斜井：每級泵站之間的高差為460110 50.6m；4#斜井：每級泵站之間的高差為62060 37.2m；正洞：每級泵站之間的高差為10005 5m。2.3.2 、最大涌水量斜井進(jìn)入正洞前每小時預(yù)測最大涌水量：1#斜井： 59.07m3/h；2#斜井： 118.61m3/h ；3#斜井： 106.78m3/h；4#斜井： 75.83m3/h 。斜井進(jìn)入正洞后每小時預(yù)測最大涌水量：1#斜井： 273.0m3/h；2#斜井： 375.68m3/h；3#斜井： 389.6m3/h ；4#斜井： 336.8m3/h 。正洞反坡排水每小時預(yù)測最大涌水量：進(jìn)口： 171.81m3/

11、h ；1#斜井： 171.38m3/h ；2#斜井： 171.38m3/h ；3#斜井： 179.95m3/h；4#斜井： 89.63m3/h。2.3.3 、抽水機(jī)配置按 2 倍涌水量考慮排水能力，設(shè)備分階段投入。斜井水倉選擇大流量、高揚(yáng)程抽水機(jī)，分進(jìn)入正洞前和進(jìn)入正洞后兩個階段考慮，正洞選擇大流量、低揚(yáng)程抽水機(jī)（利用斜井第一階段設(shè)備）。各水倉抽水配置表如下：表 6：抽水機(jī)配置表序號位置水倉排水階段名稱1進(jìn)入正洞前21#、1#斜井32#進(jìn)入正洞后451#、進(jìn)入正洞前62#、2#斜井73#、進(jìn)入正洞后84#91#、進(jìn)入正洞前102#、3#斜井113#、進(jìn)入正洞后124#13進(jìn)入正洞前141#、4

12、#斜井152#進(jìn)入正洞后1617正洞/抽水機(jī)參數(shù)總流量（ m3/h）功率（ KW）流量（ m3/h）揚(yáng)程（ m）數(shù)量（臺）小計合計備注參考型號55100801100200排水設(shè)備江蘇亞梅泵業(yè)污水泵55100801100備用ZW100-100-80 型751501102300600排水設(shè)備IHG 離心泵 125-315A型751501102300備用55100801100200排水設(shè)備江蘇亞梅泵業(yè)污水泵55100801100備用ZW100-100-80 型901921192384768排水設(shè)備IHG 離心泵 125-315型901921192384備用55100801100200排水設(shè)備江蘇亞梅

13、泵業(yè)污水泵55100801100備用ZW100-100-80 型901921192384768排水設(shè)備IHG 離心泵 125-315型901921192384備用55100801100200排水設(shè)備江蘇亞梅泵業(yè)污水泵55100801100備用ZW100-100-80 型75180104.62360720排水設(shè)備IHG 離心泵 125-315A型75180104.62360備用551008099001800排水設(shè)備江蘇亞梅泵業(yè)污水泵55100809900備用ZW100-100-80 型說明：正洞水泵進(jìn)口集水倉4 臺； 1#斜井正洞反向排水集水倉4 臺； 2#斜井正洞反向排水集水倉4 臺； 3#斜

14、井正洞反向排水集水倉4 臺； 4#斜井正洞反向排水集水倉2臺，共計18 臺，一半正常抽水，一半備用，水泵采用從斜井更換出來的水泵。表 7 各管徑水頭損失表（斜井施工）抽水機(jī)額定流量（m3/h ）100100100100抽水機(jī)額定揚(yáng)程（m）80808080管路長度（ m）420430460620排水高差（ m）32.7648.1650.637.2排水管直徑（ mm）100125150200100125150200100125150200100125150200管內(nèi)流速（ m/s ）3.542.261.570.883.542.261.570.883.542.261.570.883.542.261.

15、570.88管內(nèi)沿程水頭損失（m）53.7117.517.041.6654.9917.937.211.7058.8219.187.711.8279.2825.8510.42.45管內(nèi)彎道水頭損失（m）1.190.480.230.071.190.480.230.071.190.480.230.071.190.480.230.07是否滿足要求否是是是否是是是否是是是否是是是表 7 各管徑水頭損失表（進(jìn)入正洞以后）抽水機(jī)額定流量（ m3/h ）200300384384360抽水機(jī)額定揚(yáng)程（ m）80110119119104.6管路長度（ m）1000420430460620排水高差（ m）532.7

16、648.1650.637.2排水管直徑（ mm）100125150200100125150200100125150200100125150200100125150200管內(nèi)流速（ m/s）3.542.261.570.8810.66.794.712.6513.68.696.043.413.68.696.043.412.78.155.663.18管內(nèi)沿程水頭損失（m）127.941.716.73.95481.5158.163.415.1811.6265.1106.725.4868.2283.6114.227.11020336.2135.131.9管內(nèi)彎道水頭損失（m）1.190.480.230.0

17、710.74.372.10.6717.67.173.461.117.67.173.461.115.36.33.040.96是否滿足要求否是是是否否否是否否否是否否否是否否否是2.3.4 、排水管直徑選擇根據(jù)水頭損失計算公式：vQ/AQ/( r 2) ；管道阻力水頭損失： hf=L/d v2/ （2g）彎道阻力水頭損失： hf=v2/ （2g）其中： v=流速， Q=流量， A= 管路截面積， =系數(shù)（ 0.02 ），L=管路長度， d=管路直徑， =系數(shù)（ 1.86 ）計算得出所選取的抽水機(jī)采用不同管徑時流速和水頭損失見表7根據(jù)表 7 計算結(jié)果顯示，各洞口采用水管管徑見表8表 8：正洞及斜井井

18、身排水管管徑表正洞1#斜井2#斜井3#斜井4#斜井備注鋼管直徑（ mm）1252002002002003、電源配置各洞口施工用電統(tǒng)計表及電源配置表見表9、表 9：各洞口施工用電配置表洞外主要施工用電（KW）斜井主要施工用電（KW）正洞主要施工用電（ KW）鋼營施拌合筋空壓通風(fēng)區(qū)合計使用工排水合計使用率排水施工合計使用站加機(jī)機(jī)用率用用電率工電電進(jìn)口1205044022020850595001101302401681#斜井3020550440201060742303003302311101702801962#斜井60550440201070749407207605321102203302313#斜

19、井9030660440201240868407207605321102203302314#斜井302055044020106074235300335234.5110220330231出口3020440220207305110013013091說明：洞內(nèi)施工用電主要為輸送泵、噴錨機(jī)、洞內(nèi)支立拱架用電，正常用電按設(shè)備功率的0.7倍系數(shù)考慮。從表 9 可以看出，進(jìn)口工區(qū)洞外施工用電595KW ，洞內(nèi)施工用電168KW ，大電設(shè)置在洞外設(shè)置 630KVA 變壓器提供洞外施工用電， 洞內(nèi)施工進(jìn)入 1000m 計劃 10KV 高壓進(jìn)洞 1 臺 315KVA 變壓器供洞內(nèi)施工及洞內(nèi)排水供電； 1#斜井工區(qū)洞

20、外施工用電742KW ，斜井施工用電 231KW ，正洞施工用電196KW ，大電設(shè)置在洞外設(shè)置800KVA 變壓器提供洞外用電及斜井施工期間洞內(nèi)施工排水供電，洞內(nèi)施工進(jìn)入正洞以后計劃10KV 高壓進(jìn)洞 1 臺 315KVA 變壓器供斜井泵站排水供電，一臺315 變壓器供正洞內(nèi)正反向施工及正洞泵站排水供電；2#斜井工區(qū)洞外施工用電749KW ，斜井施工用電 532KW ，正洞施工用電 231KW ，大電設(shè)置：洞外設(shè)置800KVA 變壓器提供洞外用電及斜井施工期間洞內(nèi)施工排水供電，洞內(nèi)施工進(jìn)入正洞以后計劃10KV 高壓進(jìn)洞1 臺630KVA 變壓器供斜井泵站排水供電， 一臺 315 變壓器供正洞

21、內(nèi)正反向施工及正洞泵站排水供電； 3#斜井工區(qū)洞外施工用電868KW，斜井施工用電532KW ，正洞施工用電 231KW ，大電設(shè)置：洞外設(shè)置800KVA 變壓器提供洞外用電及斜井施工期間洞內(nèi)施工排水供電，洞內(nèi)施工進(jìn)入正洞以后計劃10KV 高壓進(jìn)洞 1 臺 630KVA 變壓器供斜井泵站排水供電，一臺315 變壓器供正洞內(nèi)正反向施工及正洞泵站排水供電；4#斜井工區(qū)洞外施工用電742KW ，斜井施工用電 234KW ，正洞施工用電 231KW ，大電設(shè)置：洞外設(shè)置 800KVA 變壓器提供洞外用電及斜井施工期間洞內(nèi)施工排水供電，洞內(nèi)施工進(jìn)入正洞以后計劃10KV 高壓進(jìn)洞 1 臺 315KVA 變

22、壓器供斜井泵站排水供電， 一臺 315 變壓器供正洞內(nèi)正反向施工及正洞泵站排水供電。4、成本預(yù)算進(jìn)口及斜井正洞內(nèi)排水管采用壁厚4mm125 鋼管，其余四個斜井采用壁厚 4mm200 鋼管，進(jìn)口及斜井正洞內(nèi)反坡排水采用一級泵站，泵站除4#斜井安裝 2 臺水泵以外（一用一備）其他各泵站都安裝4 臺水泵（兩用兩備）（水泵采用從前期斜井施工時使用的ZW100-100-80 型污水泵）。斜井內(nèi) 1#斜井、 4#斜井設(shè)置 2 級泵站，每個泵站內(nèi)設(shè)置4 臺水泵（兩用兩備），2#斜井、3#斜井設(shè)置 4 級泵站，每個泵站內(nèi)設(shè)置4 臺水泵（兩用兩備） 。斜井施工期間水泵采用 ZW100-100-80型污水泵，施工

23、進(jìn)入正洞以后根據(jù)涌水量跟換成 IHG 離心泵 125-315A 型或 IHG 離心泵 125-315 型離心水泵。根據(jù)水泵功率要求，1#斜井、 4#斜井需各增加一臺 315KVA變壓器供斜井排水供電， 2#斜井、 3#斜井需各增加一臺 600KVA變壓器供斜井排水供電。 ZW100-100-80型污水泵參考價 6000 元/臺，IHG離心泵 125-315A 型參考價 24500元/ 臺，IHG離心泵 125-315型參考價 27800 元/ 臺。變壓器 315KVA參考價 50000 元/ 臺， 630KVA參考價 80000 元/ 臺，各工區(qū)排水主要成本詳見表 10。5、應(yīng)急預(yù)案每個泵站均設(shè)置備用抽水機(jī)，第一預(yù)防工作水泵出