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1、 隧道反坡排水施工技术 摘要：莲花山隧道长10.497km，为浦梅铁路控制性工程，隧道设计有两个斜井。斜井长度大、坡度大，且隧道涌水量大，洞内的水是否能顺利排出是隧道能否正常施工的关键。为保证现场施工条件及工期，选择合适的施工方案是本文的重点。 关键词：隧道 涌水量 反坡 排水 1、 工程概况1.1 设计概况莲花山隧道工程总长10. 497km ,其中2号斜井主要采用无轨化的运输形式,斜井与线路的交会里程设计为 dk270 +400,交会处的隧道正线轨面高程设计为424. 32m ,斜井长 l = 1172m (平距),斜井与线路的大里程平面相交角度设计为56。斜井内部各坡段最大倾斜率为10.
2、35%,综合倾斜率为9.22%。斜井在隧道主体工程竣工以后,做为隧道防灾救援紧急出口,按长久斜井设计。斜井在进入正洞后,根据设计的地质数据以及具体实施性的施工方案和组织设计的进度表,斜井由一名负责施工的人员编制正洞内部里程段落定义为 dk268 +058 dk271 +465,均处在7的上坡上。其中向大里程的方向分别为 1065m ,向小里程的方向分别为 2342m ,共计施工正洞长度分别为 3407m 。因DK270+400DK271+400段均处在7的上坡上,因此该段不考虑反坡排水,DK271+400DK271+465段65m处于3的下坡、小里程方向及斜井井底考虑施工期间排水。1.2 施工
3、段落水文地质情况该地区气候为中亚热带季风气候地区,由于隶属闽西北部的高寒山脉地带,气候不稳定,冷热相互变化异常,冬季平均气温-7,最高气温-10,较低的温差相互变化不大且相互之间的持续时间短,并存在一段较长的霜冻;年平均降雨主要分为4-6月,年平均累计降雨量1325毫米。莲花山地下隧道2号线西斜井断层大体结构地质地理条件分析情况基本分析特点为:花岗岩,强度中弱强度风化,节理层间的裂隙相对较完整,岩体比较完整,呈块(石)碎(岩)状态的镶嵌断层结构,围岩强度比较稳定,有可能出现涌水。正常涌水量为3163m/d,最大涌水量为4341m/d。正洞dk268+058dk271+465段地区大体的围岩地质
4、气候条件变化情况分别具体表现如下为:花岗岩,弱地质风化,节点大理岩的裂隙相对较容易再生发育,围岩的地质完整性相对良好,呈现一个个的块状地质结构,属极硬岩或硬质岩,整体稳定性较好,局部可能发生掉块。正洞DK268+058DK270+400段正常涌水量为6237.2m/d,最大涌水量为6989.61m/d; 正洞DK270+400DK271+400段正常涌水量为3973.85m/d,最大涌水量为4571.86m/d; 正洞DK271+400DK271+465段正常涌水量为96.14m/d,最大涌水量为144.73m/d。2、 排水方案的确定根据斜井及正洞的坡度、长度以及涌水量等,最终选择正洞的顺坡
5、段经过自然界向下汇集到斜井底泵站的水仓,反坡段则由移动潜水泵向较远的地方抽取工作面上的涌水,通过泵站向斜井底泵站的水仓,最后再通过斜井泵站的接力把水从洞外抽出。2.1 各级泵站抽排水能力的要求 2.1.1 确定泵站的设置数量根据设计及施工情况，莲花山隧道2号斜井工区共设置三处固定泵站，泵站设置里程分别为：第一处级泵站：2斜5+50；第二处泵站：2斜0+20；第三处泵站：DK269+345（大避车洞）。详见图1“莲花山隧道2号斜井工区泵站布置图”。图1 莲花山隧道2号斜井工区泵站布置图施工期间共设五段位移动式泵站。斜井施工时应在掌子面两侧设置一段移动式泵站,共分别设置两段移动式泵站,即在斜井口到
6、第一处的固定式泵站掌子面之间设置一段移动式泵站,把掌子的积水吸入斜井口外;在第一处的固定泵站到第二处的固定泵站之间斜井掌子面处设置一段位于移动式泵站把握子面的积水直接抽到第一处的固定泵站;正洞小里程方向在第二处掌子面两段设置一段移动式泵站,共分别设置两段移动式泵站,即在第二处的固定式泵站至第三处的固定式泵站间掌子面两段设置一段移动式泵站将第二处的掌子面积水直接抽至第二处的固定式泵站,在第三处的固定式泵站至第 dk268 +058间的掌子面两段设置一段移动式泵站将第三处的掌子面积水直接抽至第三处的固定式泵车站;正洞大里程方向的施工时分别在掌子面两侧设置一段移动式泵站,共各设置一段移动式泵站,即在
7、第二处的固定式泵站到 dk271 +465间的掌子面两侧各设置一段移动式泵站把掌子面的积水吸入到隧道侧的水沟内。确定的三处固定泵站主要承担着隧道与进口、出口贯通前排出隧道涌水的任务，一旦启用能保证24小时工作能力；移动泵站主要承担隧道掌子面开挖过程中排出隧道施工涌水的任务，相对较灵活且使用时间相对较短，在下一处固定泵站启用后，此段移动泵站停止使用。2.1.2 排水能力计算本施工区段共设置三处固定泵站，掌子面施工过程中设置五段移动泵站。根据设计文件及涌水量估算，斜井井身最大涌水量4341m3/d，正洞大里程施工段最大涌水量4716.59m3/d和正洞小里程施工段最大涌水量6989.61m3/d，
8、对各级泵站进行抽水长度、抽水扬程、抽水能力进行计算。然后进行各处固定泵站和各段移动泵站的抽水量计算。只有准确的计算出各泵站的抽水能力，才能准确配备各级和各段泵站的抽水设备、排水管路及相关的配电设施，各级固定泵站及各段移动泵站的抽水能力详见表2-1、2-2。表2-1 各级泵站位置及抽水能力要求表（最大涌水量）工程项目泵站里程泵站水量（m/d）泵站要求抽水能力（m/h）5min水量（m）抽水高度（m）固定泵站一级排水2斜5+5016047.2802.3666.8658.93二级排水2斜0+2013377.2668.8655.7447.27三级排水DK269+3454823.17241.1620.1
9、7.39移动抽排一段移动2斜11+722斜5+502670133.511.1358.93二段移动2斜5+502斜0+20167183.556.9647.27三段移动DK270+400DK269+3455441.89272.0922.677.39四段移动DK269+345DK268+0586705.91335.3027.949.01五段移动DK270+400DK271+4654716.59235.8表2-2 各级泵站位置及抽水能力要求表（正常涌水量）工程项目泵站里程泵站水量（m/d）泵站要求抽水能力（m/h）5min水量（m）抽水高度（m）固定泵站一级排水2斜5+5013470.19673.51
10、56.1358.93二级排水2斜0+2011750.19587.5148.9647.27三级排水DK269+3454306.23215.3117.947.39移动抽排一段移动2斜11+722斜5+501720867.1758.93二段移动2斜5+502斜0+20144372.156.0147.27三段移动DK270+400DK269+3454850.42242.5220.217.39四段移动DK269+345DK268+0585984.34299.2224.939.01五段移动DK270+400DK271+4654069.99203.53 设备的选型与配备3.1 水泵选型原则隧道的施工排水主要
11、部分是因为位于隧道内部的地层渗(涌)出积水,同时也非常需要大家充分考虑隧道施工过程中的设备用水。水质除了主要是考虑地下水的本身性质和成分外,主要成分包括地下岩石、石屑、泥浆,同时也应该包括了在喷射地下混凝土过程中的地下回流子弹物等地下污染性物质掺杂品,所以在建筑设计施工过程中除了应该考虑其中需要及时排出的地下污染物和水体含水量外,还同时应该还要充分考虑地下排水的各个重要部位。洞内用地排水量一般来说是逐段向上递增,在各类大型泵站和排水泵的设计造型上,应按洞内排水利用能力逐段递增的比例原则上再进行自下而上的逐段递增择优进行选配。各级泵站的排水设施能力均应进行充分的配备,并且具有一定储备。3.2 水
12、泵的配置由于长江隧道内部高压泵站的随地水量增加呈现逐年递增式的趋势,为了能够充分考虑其在泵站管理、运行、维护上的便利,泵站之间的水压高差也相近,选择了一种不同型号不等的高压水泵,只是随着泵站设备的使用数量而不会有所不同相应的随地水量增加。工作面积和位置移动式小型水泵,采用一种操作移动简单轻便的小型水泵,实际工作运行时期它可按照主泵水量的均匀大小而在水泵数量上随时给予相应增减。具体详见表3-1。表3-1 各级泵站配备设计一览表泵站水泵名称功率（KW)型号设计扬程（m）设计流量（m3/h)配置数量（台）备用水泵数量（台）总抽水能力（m3/h）一级排水南方泵业单级离心泵185.6NSC200-125
13、-300110808.21221040二级排水南方泵业单级离心泵122.3NSC200-125-2407670522992三级排水南方泵业污水潜水泵75200W350-40-7540258.3711350一段移动抽排南方泵业污水潜水泵55200WQ250-40-5540103.211250南方泵业单级离心泵55NSC125-80-27063.5103.211184二段移动抽排南方泵业污水潜水泵55200WQ250-40-554086.5811250利用一段水泵南方泵业单级离心泵55NSC125-80-27063.586.5811184利用一段水泵三段移动抽排南方泵业污水潜水泵55200WQ25
14、0-40-5540290.922500除利用一段水泵外，需另配同型号1台四段移动抽排南方泵业污水潜水泵55200WQ250-40-554035922500同三段3.3 排水管的配置根据隧道涌水量及各级泵站承担排水量，对各级泵站进行排水管路配置，每级泵站排水管路配置见表3-2。表3-2 各级泵站排水管路配置表泵站水管型号水管直径（mm）单根水管长度（m）配备根数（根）备用排水管（根）止回阀/闸阀（个）备注固定泵站排水一级排水DN250钢管250622228二级排水DN250钢管250530224三级排水DN250钢管2501055114移动抽排一段移动抽排DN250钢管25031111DN250钢管25031111二段移动抽排DN250钢管25053011DN250钢管25053011三段移动抽排DN250钢管250105522
