隧道排水专项方案.docx

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隧道排水专项方案

新建银川至西安铁路陕西段YXZQ-5标段

徐家店隧道进口

排水专项施工方案

编制：

审核：

审批：

中铁十二局集团有限公司银西铁路陕西段

YXZQ-5标段项目经理部

二○一七年二月

隧道排水专项施工方案

1、工程概况

徐家店隧道进口位于陕西省咸阳市彬县境内，穿越黄土残塬沟壑区，隧道洞身通过地区为沟谷深切的宽梁地形，属地中山地貌。

黄土冲沟沟谷均强烈下切，将黄土残塬切割，形成以开阔黄土梁。

梁顶地面面地形较为平坦，多开辟为耕地和林地，冲沟多呈破坡陡谷深的黄土“V”型沟，沟谷呈树枝状，沟深相对高差100～200m，沟谷内多数常年有地表水。

徐家店隧道进口起讫里程：

DK126+184.25～DK128+320，长度2135.75m，其中Ⅳ级围岩1700m占比79.6%，Ⅴ级围岩425m占比19.9%，洞门为喇叭斜切式洞门10.75m占比0.05%,为一座双线隧道，线间距5m。

隧道最大埋深约180m，最小埋深约23m,隧道进口纵坡依次为20‰/1565.75m、3.00‰/570m的连续下坡。

2、自然地理概况

2.1地理位置及地形、地貌

徐家店隧道进口沿线属黄土梁峁沟壑区，地形起伏较大，呈穹状丘陵或条状岭岗，残塬（梁）间河流沟谷深切，发育泾河及其支流。

区内林场、矿区较多，在主要塬面和河流宽谷分布村镇。

2.2水文地质

隧道洞身穿越地层主要为黄土残塬沟壑区，隧道洞身通过地区为沟谷深切的宽梁地形。

隧道洞身区域冲沟呈树枝状发育，进口为干板沟，支沟水流主要是在冲沟沟底泉水汇集而成，泉水多出露在冲沟沟脑为主，大多数泉水被当地居民利用，位于隧道DK128+000～DK128+500左侧约160m的冲沟分布有两个水塘，本处洞身埋深约146m，主要由上游泉水汇聚而成，水塘面积较小，水深2～3m。

根据附近试验资料显示，隧道区地下水化学类型为HCO3－Na•K和HCO3－Na•Ca型。

水质较好，矿化度为0.34～0.51g/l，地下水对圬工无侵蚀性。

2.3隧道涌水量

涌水量计算：

根据Q=2.74a*W*AA=L*B

式中Q-隧道涌水量（m3/d）；a-降水入渗系数；W-区域多年年降雨量（mm）；A-隧道通过含水体的地下积水面积（Km2）；B-L长度内对隧道两侧的影响宽度（Km）。

根据设计资料计算预测，徐家店隧道进口段（DK126+184.25～DK128+320）估算最大涌水量为4800m3/d，正常涌水量2400m3/d。

3、排水方案

3.1隧道反坡排水的特点

反坡施工即向洞内施工前进方向为下坡，洞内水向工作面汇集，需要及时抽排，以防止施工掌子面水积聚过深，影响隧道围岩的稳定和危及隧道施工的机械设备及施工人员的安全，影响正常的施工生产。

3.2总体方案

反坡排水，需采用机械排水，设置多级泵站接力排水，工作面积水采用移动式潜水泵抽至就近泵站或临时集水坑内，其余已施工地段隧道渗（涌）水经隧道内侧沟自然汇集到临时集水坑内或泵站水池内，由固定排水泵站将积水经排水管路抽排至上一级排水泵站内，如此由固定式排水泵站接力将洞内积水抽排至洞外，经污水处理池处理后排放，固定式排水泵站水仓容量按15min涌水量设计，并考虑施工和清淤方便综合确定；临时集水坑根据汇水段汇水量大小确定。

工作水泵按使用1台，备用1台，检修1台配备，针对隧道涌水量大时要适当增加工作水泵；同时为防止突水，设置利用高压风管作为1套应急排水系统。

3.3主要的排水系统方式

洞内反坡排水方式，根据坡度、水量和设备情况布置管路和排水泵站，一次或分段接力排出洞外。

根据本隧道的实际情况，拟在施工中采用的反坡排水系统布置方式有两种：

3.3.1集水坑接力式反坡排水

对坡度较大隧道施工对排水电机扬程要求相对较高，所以采用集水坑反坡道排水方式，在隧道施工过程中分段开挖反坡排水沟，在每一段的终点开挖集水坑，设抽水机一台，把积水抽至最后一段反坡，最后一个抽水机将积水排除洞外，采用接力的方式将水抽至洞外的污水沉淀处理池。

如下图：

3.3.2长距离管道配合小集水泵收集式反坡排水

对坡度较缓的隧道反坡道施工排水，适合采用较长距离开挖固定式集水坑作为泵站，用小集水泵将开挖面的积水抽到最近的集水坑内，再用大功率的泥浆泵通过排水管道将水排到洞外。

如下图：

这种方式的优点是所需抽水机较少，需要开挖的集水坑较少，排水泵站较少，缺点是要安装水管较长，抽水机需要跟随坑道的掘进二次拆迁前移。

4、本工程拟采用的主要排水方案

徐家店隧道进口坡度较缓（进洞后为20‰下坡），采用长距离管道配合小集水泵收集反坡排水，考虑隧道正洞反坡施工较长（2135m）以及水泵扬程等因素，拟在进口设置固定式排水泵站1座。

实际施工时如遇到涌水量较大时可根据具体情况加密，泵站之间采用Φ100mm排水管长距离输送，前方施工掌子面积水采用临时集水坑来收集积水，小集水泵用Φ80mm消防软管将积水收集并输送至最近的较大的集水泵站内，统一汇集到最后一级排水泵站传递至洞外污水处理池。

5、设备选型配套

5.1抽水设备型号选型原则

隧道排水主要为隧道渗水，同时需考虑到施工用水。

水质除地下水的本身成分外，主要还有砂石、泥浆，同时还有喷射混凝土的回弹物掺杂物，所以除需排出的水量外，还有排水的成分组成。

泵站排水能力应充分配备，并有一定的储备能力。

隧道施工后通过对洞内水的成分组成分析，其主要水质除地下水的本身成分外，主要还有砂石、泥浆等成分，泥浆泵考虑选用山东淄博博山润神渣浆泵公司生产的高效耐磨渣浆泵。

泵站设置2-3台相同型号的水泵。

工作面移动水泵，采用移动轻便的水泵，实际操作根据水量大小在数量上予以增减。

5.2需要配用的设备及位置表

表5.1设备配置及位置表

施工工点

泵站

最大涌水量

泵站位置

水泵型号

水泵数量

备用数量

抽水

能力

徐家店隧道进口

1

4800m3/d

DK127+000

GMZ200-24-120

1

1

200m3/h

移动泵站

掌子面

GMZ100-30-11

2

2

100m3/h

6、排水系统

6.1管路

根据洞内水量情况，结合选配的抽水设备，正常施工排水采用2套管路（可根据隧道施工后洞内涌水情况增加管路）：

1套为Φ100mm管材均为无缝钢管；1套为Φ80mm消防软管（工作面上移动积水）。

Φ100mm排水钢管采用托架（利用角钢自行加工）固定在隧道一侧，托架间距10m，管路距离地面0.8m，坡度与路面平行。

每级泵站水泵的出水管附近均要安装闸阀，方便排水系统的检修工作。

6.2集水箱设置

徐家店隧道为黄土地质，洞内左侧，每隔200m设置1处钢集水箱，同时根据隧道内出水量情况予以适当加密。

临时集水箱的容量按该段15min的汇水量加上施工用水量（30m3/d）合计确定，一般集水箱尺寸为：

2m（长）×3m（宽）×1m（深），容量6m3，可根据实际情况进行调整大小。

6.3固定泵站设置

固定泵站为整个施工过程结束前所使用的接力排水水仓位置，其具体位置详见表5.1，泵站水仓采用20mm钢板制作，容量计算按该段15min的汇水量加上施工用水合计确定，其结构尺寸为3m（长）×3m（宽）×2m（深），容量18m3，可根据隧道开挖后的实际情况进行调整，泵站设置在洞内左侧。

6.4排水供电

为确保洞内排水正常进行，不因电路问题导致抽排工作的间断，设置一条专用供电线路。

由于水泵功率较大，新用电源电压为380V，所以泵站用电引入380V稳定电源。

6.5其他

工作面排水采用移动式水泵，管路为Φ80mm消防软管，抽排至就近泵站或临时集水箱内。

为确保洞内道路无水干爽，必须修建好两侧排水沟，确保洞内渗水通过临时侧沟引入集水坑内，防止在洞内道路上漫流。

7、反坡隧道排水灵活处理的要点

抽水设备要依据隧道洞内涌水量的大小及集水坑汇水的情况而定，同时水泵的扬程要参考隧道的坡度和起始点的高差，要尽量做到有一定的富余量。

8、在洞外增加防水、防汛及防山洪措施

在隧道洞口处做好防排水措施，确保排水畅通，并在洞口增加截水横沟，防止地表水和施工排水倒灌进洞，根据洞口水量情况可适当加大横沟断面，并在沟顶加盖铁板，做到排水和行车互不影响。

项目经理部安全部和当地气象部门建立联络机制，及时将汛情预报到现场，及时启动应急预案，保证项目全体人员生命财产的安全。

9、各项保证措施

9.1组织管理保证

在排水施工上不仅需要一套完善、合理的排水系统，还需在管理上予以加强，才能达到预期的效果。

为此不仅成立了专业排水队，每个队设队长一人，副队长一人，设备检修2人，排水工班2个班，每班组成：

工班长1人，泵站管理1人。

还制定严格的值班制度。

每个隧道作业面的隧道排水日常工作坚持队长、副队长轮流24h值班制，并制定抽水记录表进行统一管理，发现问题及时处理，汇总问题进行总结分析。

9.2安全技术保障措施

对施工技术人员进行技术和操作培训，针对一些技术特点和操作要领作重点讲解和现场示范。

对用电的排水设备要确保电路安装的正确，检查转向是否正确，设置接地装置及标志，要严格按照安全用电方案办理，做到一机一闸一漏。

水泵的冷却采用下一个泵站抽上来的水直接浇至排水泵上进行冷却。

由于洞内均为渗水，虽然使用水泵为污水泵，一旦在进水口处产生淤积将导致堵泵。

为此，需要对坑内污水进行搅合，施工中采用在水泵与管路的接口处安一处出水口并安装阀门，利用抽水的高压水不断对进水口处进行冲搅，同时利用高压风进行冲吹，防止淤泥的淤积。

针对隧道施工的特点，施工人员对隧道内排水沟及集水坑内污泥杂物要及时进行清理，对管路要定期检查维修，定期用清水进行冲洗。

在集水泵进水口包裹铁窗纱，同时把水泵或进水口放在竹筐内，可以防止污泥及杂物进入而发生堵塞。

当水位下降超过底座，间隙出水时，应立即停机检查，运行一段时间后，须进行维护保养。

及时地进行保养和维修确保设备正常运转的必要措施。

对隧道内的抽水设备要定期进行安全检查，并派专人负责管理，做到24小时轮流值班，建立严格的值班管理制度。

对易损的排水设备及管理配件要有必要的储备和供应上的保障。

10、应急预案

由于本段隧道岩性为黏性土，雨季受降水下渗影响，在其上形成局部范围的上层滞水或洞顶局部渗水、砂层侧向补给渗水。

为此，在现有排水系统上增设了1套设备和管路作为应急措施。

管路利用高压进水管路，即在每个泵站处在高压水管上开口，与安装在泵站处的水泵接通，正常情况下把闸阀关闭。

一旦遇到突水、涌水现象，即把进水闸阀关闭，截断高压供水，打开排水阀进行应急抽排，在特殊情况下，洞内高压风管也可以改造利用上作为排水管道。

针对隧道反坡施工排水的困难的特点，对隧道内突发涌水事故，抽水设备损害，水位突然升高，建立必要的逃生系统，在掌子面及隧道内设置应急灯，在隧道内作业区放置救生衣，并保持隧道内通信畅通，发生突发事故后及时上报项目部应急预案领导小组，启动突发事件的应急预案。