隧道突水处理方案

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1、兰新铁路甘青段LXS-7标祁连山隧道2#斜井突水处理方案中铁二十局集团有限公司兰新铁路甘青段项目经理部2011年04月1日第一章祁连山隧道2#斜井排水和供电方案一、工程概况及施工情况祁连山隧道2#斜井全长1471m，位于祁连山北坡三叉东沟内， 线路纵坡为11%。洞身位于祁连山中高山区，工程地质特征为第四 系全新统坡积碎石土；石炭系下统灰岩夹砂岩，砾岩；泥盆系砂岩。 该工程于2010年5月1日正式进洞施工，截止2011年3月20日 掘进820米2011年3月20日凌晨1:38时，2#斜井掌子画X6+60) 突发涌水事故，出水点位于掌子面上台阶右侧拱脚部位，呈柱状涌水， 喷射状水柱直径约100cm

2、左右，涌水逐渐沿斜井上涌，18:45，水涌 出洞外经测定涌水量达到约56000m3/d。经过测定，涌水量在逐渐递 减，3月24日，涌水量达到约30200m3/d。二、永久泵站建设1、泵站建设原则建井期间泵站建设按照斜井辅助正洞施工时最大涌水量一次性 建设到位。2、涌水量确定设计院根据目前的涌水情况，调整2号斜井正常涌水量为70000 m3/d，最大涌水量为90000 m3/d。3、斜井段水泵选型水泵选型依据水泵：水泵必须有工作、备用，工作水泵的能力，应能在20h内排出斜井24h的正常涌水量。备用水泵的能力应不小于工作水泵 能力的70%,工作和备用水泵的总能力，应能在2 0h内排出斜井 24h的

3、最大涌水量。水泵的选型计算根据设计院意见，泵站容量按不小于90000方/天设计，共布置 5个泵站，斜井井身4个，井底正洞1个（祥见泵站布置图），排水 主管道采用5根DN400管（其中备用1根）。A、抽水设备选取时，流量系数按0.8 （高原折减），即Q总 =90000/0.8=112500 方/天=5625 方/时。B、水泵所需的扬程H/370*11.2%*（1.151.25 ）=4852mDC、水泵选型经了解国内外最可靠的水泵品牌有：丹麦格兰富、日本荏景、上 海凯泉、上海东方等。经多方考察比较，本次水泵选型选用性价比最 高的上海凯泉水泵，该水泵性能稳定、效率高耐久性好，经济性上是 同型号进口水

4、泵价格的1/（810）。根据涌水量Q总和排水高度Hb查 泵产品目录选取上海凯泉 WQ5520-462-300单级泵，额定扬程He 为50m，额定流量Qe为1040m3/h，功率220kw ;工作泵台数：n2Q总/Qe=5.4取n 1=6台备用泵台数：n2=0.7n=3.8 取n2=4台4、水泵配置2号斜井水泵配置表泵站移动泵1号泵站2号泵站3号泵站4号泵站设计水量（m3/d）9000090000900009000090000考虑高原折减后（m3/d）112500112500112500112500112500型号QW200-30-37WQ5520-462-300WQ5520-462-300WQ

5、5520-462-300WQ5520-462-：总台数（台）4810101010其中备用（台）204444流量（m3/h）2001040104010401040扬程（m）3050505050电机功率（kw）37220220220220管道DN400（道）44444备用管道DN400（道）11111三、2#斜井考虑排水时的供电方案1、排水负荷统计表：2、可能】，大同时使用负荷计算:序号设备名称规格型号数量功率(kw)小计 (kw)备注1污水泵QW200-30-37483717762污水泵WQ5520-462-30050220110003照明100总计12876斜井排水时最大同时使用负荷为不考虑备

6、用水泵，按最大涌水量配置的在运 行水泵的总功率S。此时每泵站均有6台水泵工作，移动泵有28台工作，照明供电正常使用。S=6*5台水泵+28台移动泵+生活照明/2=30*220+28*37+100/2=7680KW3、变压器选择：变压器容量按可能最大同时使用负荷S的1.2-1.25倍考虑，变压器的要求 容量为1.2*7680=9216KVA。现场有800KVA和500KVA两台变压器，合计容量 1300KVA，变压器容量缺口为：7916KVA。在斜井仅考虑排水情况下，输配电设备见下表配置：变压器规格型号用电设备供电线径备注SS9-1600KVA35/10/0.41#泵站 6*220KW每台水泵选

7、用185平方铝芯 线供电，变压器端用母线铜 排与铝芯线连接。现有S9-500KVA/35/0.4现有S11-6300KVA/35/0.4高压进洞主变压器，供 距洞口 600米后所有 排水水泵用电。选用240平方10KV铝芯线高 压电缆向洞内变压器供电。新增S11-1600KVA/10/0.42号泵站6*220KW每台水泵选用185平方铝芯 线供电，变压器端用母线铜 排与铝芯线连接。新增箱变S11-1600KVA/10/0.43号泵站6*220KW新增箱变S11-1600KVA/10/0.44号泵站6*220KW新增箱变S11-1600KVA/10/0.45号泵站6*220KW新增箱变S11-1

8、000KVA/10/0.4移动泵28*37KW每台水泵选用35平方铝芯 线供电。新增箱变a.在斜井洞内前500-600米施工，全部洞外低压供电；1#泵站采用洞外低压 供电。b. 在斜井洞内500-600以后的施工中，根据泵站水泵的配备数量，在进洞高 压电缆上安装4台1600KVA的箱变用于2、3、4、5号泵站排水，安装1000KVA 的箱变用于移动泵的排水。c. 斜井平导与出口平导贯通后，排水由平导向出口方向自流排水，此时斜井 泵站失去排水功能，斜井洞口大型变压器可供空压机进洞使用，并为正洞、平导 及各横通道所有施工用电提供动力。5、斜井备用应急电源的选择：斜井泵站设备用电为施工期间的重要负荷

9、，中断供电会造成斜井因抽水不畅 而发生再次淹井事故，为保障祁连山2#斜井有安全可靠的施工电源，在斜井泵 站供电方面需配备可靠的二路应急电源。经现场考察可供选择的二路应急电源有：A、在斜井井口集中配备足够多的柴油发电机组发电，通过发电机专用并网 柜升压至10KV作为斜井泵站的应急电源。正常时由35KV电力线路做为主电源供 电，当主供电电源失电时，由柴油发电机组通过升压变压器供电。按该方案设计需增加500KW发电机组的数量：7680KW/500KW/0.8=19.2台， 取整即20台。大约需要资金为：20*47.5=950万元（此费用不含发电机并网柜）。 如此大量的发电机组需至2011年5月后才能

10、采购到位。该方案一次性投入设备较多，技术复杂，资金占用量大且受设备采购期及供 货时间的制约，受设备影响供电稳定性较差。但在附近无其他可用的电力线路时， 是唯一的备用应急电源选择方案。B、双回路供电考察斜井附近的可供使用的35KV电力线路，使用架空线或高压电缆敷设只 斜井井口，通过高压倒顺开关为斜井提供应急电源。正常时由35KV电力线路做 为主电源供电，当主供电电源失电时，人工用高压倒顺开关进行两路电力线路的 切换，从而实现斜井的不间断供电。经现场实地考察，祁连山隧道与引硫济金冷龙岭隧道并行，冷龙岭隧道进口 距最近的35KV电力线路约2.5公里，冷龙岭隧道出口距最近的35KV电力线路约 2.5公

11、里，冷龙岭隧道长约9公里。祁连山隧道进口处35KV电力线路为120平 方铝芯线导线，容许承载14548KVA的用电容量，对于祁连山进口工区有足够的 富裕，可提供给出口双回路供电。经预算该方案的费用约需300万的资金，施工 周期不超过20天。经与发电机组方案进行比较，该方案供电稳定，施工速度快， 能最快的解决备用应急电源问题，经济性上与时间上都有非常明显的优势。因此 计划选用90平方35KV高压电缆穿过冷龙岭隧道引至祁连山隧道出口，在出口与 原35KV供电线路经高压倒顺开关为2#斜井提供双回路电源，从而解决2#斜井备 用应急电源。该方案已经得到供电部门认可，同时得到了冷龙岭隧道产权所有单 位的同

12、意，其技术上可行，经济上节约，时间上速度最快。因此采用双回路供电 方案可实现斜井的不间断供电，足以保障斜井泵站设备的正常运转。第二章2#斜井淹井抽排水及加固防护措施一、抽水前的施工准备祁连山隧道2#斜井抽排水施工准备工作预计从3月27日至3月 31日共计5天完成。1.1抽排水方面准备个低压供电设备安装及线路架设；9加工3000米426mm钢管（含159mm分支管道及安装止回阀，配套消防带），作为排水主 管道；9组装4台离心泵12sh-6 （含运输设备）；9洞口排水沟槽施作（要求尺寸规格满足排水要求并便于测流量） 附：主要设备配备表序号设备名称数量用途1离心泵12sh-64抽水20400钢管30

13、00 米排水主管道3二衬台车1台二次衬砌4喷锚机2台支护5作业台架2台支护6混凝土输送泵1台二次衬砌1.2加固措施方面准备1l16钢架加工；22台作业台架加工；3注浆机两台（一备一用，要求能注双液浆）及注浆材料（水泥、水玻璃）；$二衬台车一 台；5输送泵一台；6喷砼机械手一台。二、抽排水施作过程2.1根据目前2#斜井涌水量情况，为了尽快将涌水排出，达到 恢复施工的目的，拟采用4台移动式离心泵，4根400主管道排水， 随着水位逐渐向掌子面消退，水泵向前移动及排水主管道交替接长安 装，保证洞内涌水正常有序地向洞外抽排。当接长主管道至洞口370 米位置（即X11+12 ）时，按预定方案建立1#泵站，

14、配置上海凯泉水 泵4台，随即向前推行，再过370米（即X7+42），建立2#泵站，2 #泵站距掌子面60米，在掌子面附近安装大功率水泵，向2#泵站 抽水。三、有效地实施现场调查和在抽排水进行的过程中，必须进行隧道洞内围岩情况的调查了 解，通过成立围岩监控量测小组，有效地实施变形观测，判断围岩稳 定状况，确定需要支护加强的段落，进行二次支护处理。原则上，必 须在保证围岩的支护稳定或通过二次衬砌确保安全后，才能稳步朝掌 子面推进。3.1成立观测小组，一是调查、记录洞内地质、水文变化情况；二是 加强围岩监控量测。通过有关数据，观测水淹各地段围岩变形状况， 测水记录等来确定支护参数、衬砌加固措施等。调查和量测责任落实到人，专项负责现场监控量测点位的埋设、标识、数据的采集和分析。(1) 仪器配备：1套徕卡TS06全站仪，精度1.0，两台DINI03天宝电子水准仪，精度0.5。(2) 人员配置(见表3-1.)表3-1姓名年龄职务组内分工备注张金星34副总工程师组长协调分工王博28架子队长副组长现场管理赵宇飞38测量主管副组长量测操作刘瑞敏28技术主管技术员水文、地况王双军38测量工测量员测点甘振海23