隧道斜井反坡排水方案.docx
《隧道斜井反坡排水方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《隧道斜井反坡排水方案.docx（18页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
隧道斜井反坡排水方案
大方隧道斜井工区反坡排水专项施工方案
一、编制说明
编制依据
⑴新建铁路成贵线站前工程施工图—大方隧道斜井工区设计图；
⑵《成贵线（云贵段）隧道反坡排水指导性设计方案》（中铁二院成贵铁路配合施工项目部）；
⑶《高速铁路隧道工程施工技术规程》（Q/CR9604-2015）；
⑷《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10753-2010）；
⑸《简明管道计算手册》。
编制原则
⑴隧道涌水的处理应以贯彻预防为主的原则。
⑵反坡段施工排水应以设计图纸为依据，尊重现场实际情况，超前规划、统筹全局，合理安排现场施工方案，与实际不符时及时给予优化，随现场实际情况调整施工方案，实现施工动态管理。
⑶隧道施工防排水工作应按防、截、排、堵相结合的综合治水原则。
⑷结合隧道的施工特点，本方案重点在反坡段排水方面。
二、工程概况
原设计情况
大方隧道进口里程D1K392+250，出口里程D3K399+380，中心里程D3K395+815，全长7130m。
隧道进口D3K392+～D3K394+段位于半径R=8000m的左偏曲线上外，其余段落均位于直线上，隧道坡度设计为人字坡，原设计分为进口、平导和出口三个工区，其中进口工区承担正洞DK392+250～D3K395+348段（3098m）施工任务，平导工区承担正洞D3K395+348～D3K397+300段（1952m）施工任务，出口工区承担正洞D3K397+300～D3K399+380段（2080m）施工任务。
进口D1K392+250～D1K392+400段（150m）坡度为平坡、D1K392+400～D3K395+600段‰（3200m）、D3K395+600～D3K397+300段‰（1700m）、D3K397+300～D3K399+380段‰（2080m）。
出口增设斜井后情况
在主洞D3K397+500处增加一座长度为220m的斜井，增设后施工段落划分为进口工区承担正洞DK392+250～D3K394+635段（2385m）施工任务，平导工区承担正洞D3K394+635～D3K395+810段（1175m）施工任务，斜井工区承担正洞D3K395+810～D3K397+800段（1990m）施工任务，出口工区承担正洞D3K397+800～D3K399+380段（1580m）施工任务。
其中斜井工区共有三个反坡排水段落，分别为：
主洞D3K395+810～D3K396+800段（990m）坡度为-13‰；D3K396+520～D3K397+800段（1280m）坡度为‰，斜井XJK0+000～XJK0+220段（220m）综合坡度为-10%均为反坡排水。
三、反坡段排水方案
由于反坡隧道各种作业之间相互干扰大，这不仅对运输和通风提出新的要求，而且在富水区排水的难度也将加大，如何处理这些问题，保证施工安全和进度，是隧道反坡段施工的重点和难点。
反坡段施工应以设计图纸为依据，尊重现场实际情况，超前规划、统筹全局，合理安排现场施工方案，与实际不符时及时给予优化，随现场实际情况调整施工方案，实现施工动态管理。
为此，根据在隧道的施工中总结的经验，综合考虑施工环境及施工条件的影响，制定如下方案，以保证安全生产。
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。
总体方案
大方斜井反坡排水共分为三个阶段：
⑴第一阶段斜井反坡排水：
在掌子面设置移动泵站随掌子面移动，直接将掌子面积水抽至斜井洞口排水沟，由排水沟将积水排至洞外沉淀池，见图1。
⑵第二阶段大方出口贯通前正洞D3K396+520～D3K397+800段反坡排水：
①D3K396+520～D3K396+800段掌子面设置临时集水坑并设置移动泵站随掌子面移动将水抽排至D3K396+810处的中心沟，水由中心沟流入D3K397+530处固定集水仓。
②D3K396+800～D3K397+530段水顺坡自然流入D3K397+530处集水仓内。
③D3K397+530～D3K397+800段，在掌子面设置临时集水坑并设置移动泵站随掌子面移动将水抽排至D3K397+530处集水仓内。
水在D3K397+530处固定集水仓内汇集后由固定泵站将水抽排至洞口排水沟，由排水沟将水排至洞外沉淀池沉淀后排出，见图2。
图1第一阶段斜井反坡排水示意图
图2第二阶段正洞D3K396+520～D3K397+800段反坡排水示意图
⑶第三阶段大方出口贯通后正洞D3K395+810～D3K396+800段反坡排水：
在掌子面设置移动泵站随掌子面移动，将掌子面积水抽排至临时集水坑，由临时集水坑泵站将水抽排至固定水仓，在由固定泵站将水抽排至洞内中心排水沟，由排水沟将积水排至洞外沉淀池，见图3。
图3第三阶段正洞D3K395+810～D3K396+800段反坡排水示意图
涌水量表
表1大方隧道洞身涌水量分段表
里程
长度（米）
正常涌水量
（m3/d）
最大涌水量
（m3/d）
D1K392+250～D3K395+250
2980
D3K395+250～D3K398+300
3050
D3K398+300～D3K399+380
1080
表2斜井工区及正洞反坡排水段涌水量分段表
里程
长度（米）
坡度
高差（m）
正常涌水量（m3/h）
最大涌水量（m3/h）
D3K396+520～D3K397+800
1280
‰
652
1304
D3K395+810～D3K396+800
990
-13‰
13
XJK0+000～XJK0+220
220
-10%
22
集水仓及泵站的修建
水泵的配置
水泵的型号选择，根据工艺流程、排水要求（最大涌水量）从多个方面加以考虑：
最大涌水量、液体性质、扬程、管路布置、操作运转等。
最大涌水量是选择水泵型号的重要数据之一，根据最大涌水量选择水泵的功率，水泵的功率直接影响到整个排水系统的排水能力。
选择时以最大设计涌水量为依据，同时考虑到特殊情况和突发情况，为最大设计涌水量选择一个合适的安全系数，一般抽水机的功率应大于排水量所需功率20%以上，并有备用抽水机。
⑴第一阶段斜井排水阶段
Q计算流量=×120%=269m3/h
⑵第二阶段D3K396+520～D3K397+800段
①第二阶段全段最大流量
Q计算流量=1304×120%=h
②小里程D3K396+520～D3K396+800段
Q计算流量=×120%=h
③大里程D3K397+530～D3K397+800段
Q计算流量=×120%=h
⑶第三阶段D3K395+810～D3K396+800段
Q计算流量=×120%=h
⑴第一阶段斜井排水阶段
XJK0+000～XJK0+220段掌子面选用两台水泵，三台型水泵，抽水量为300m3/h，扬程为28m,功率，随掌子面移动抽水。
三台水泵抽水量共300m3/h＞269m3/h满足排水需要。
同时设置一台型水泵，抽水量100m3/h，扬程为28m,功率作为备用水泵。
⑵第二阶段D3K396+520～D3K397+800段
D3K396+520～D3K396+800段在掌子面设置四台型水泵，抽水量为400m3/h，扬程为28m,功率22KW，随掌子面移动抽水，将水抽至D3K396+810处的中心沟，水再由中心沟流入D3K397+530处集水仓内。
抽水量400m3/h＞h，满足排水要求。
并配置两台型水泵，抽水量200m3/h，扬程为28m,功率11KW作为备用水泵。
D3K397+530～D3K397+800段，大里程掌子面设置四台型水泵，抽水量400m3/h，扬程为28m,功率共22KW，随掌子面移动抽水，将水抽入D3K397+530处集水仓内，同时设置两台型水泵，抽水量200m3/h，扬程为28m,功率11KW作为备用水泵。
在集水仓设置四台IS200-150-400型水泵，抽水量共1600m3/h，扬程为50m,功率共300KW，共同运转将水仓内水排出洞外。
四台水泵抽水量合计为1600m3/h＞h，满足排水要求。
设置一台IS200-150-400型水泵抽水量为400m3/h，扬程为50m,功率75KW的水泵作为备用水泵。
⑶第三阶段D3K395+810～D3K396+800段
D3K395+810～D3K396+800段D3K396+310处集水仓内设置三台IS200-150-400型水泵，抽水量共1200m3/h，扬程为50m,功率共225KW，同时设置一台ISJ型水泵抽水量为100m3/h，扬程为20m,功率11KW的水泵共同运转，四台水泵抽水量合计为1300m3/h＞h，满足排水要求。
并配置一台IS200-150-400型水泵抽水量为400m3/h，扬程为50m,功率75KW的水泵作为备用水泵。
掌子面临时集水坑采用四台型水泵，抽水量400m3/h，扬程为28m,功率共22KW，将水抽至D3K396+310处集水仓内。
设置两台型水泵抽水量为200m3/h，扬程为28m,功率11KW的水泵作为备用水泵。
集水仓的修建
⑴集水仓平面位置的选择
①第二排水阶段D3K396+800～D3K397+800段
高差计算H=1000׉+220×10%=+22=
采用IS200-150-400型水泵，扬程为50m＞，主洞D3K396+800～D3K397+800段在D3K397+530处设置一处水仓。
②第三排水阶段D3K395+810～D3K396+800段
高差计算H=990×13‰=
采用IS200-150-400型水泵，扬程为50m＞，第三阶段D3K395+810～D3K396+800段在D3K396+310处设置一处集水仓。
⑵集水仓几何尺寸的确定
①第二排水阶段D3K396+520～D3K397+800段
根据隧道最大涌水情况下10分钟集水仓的蓄水量大小，选择集水仓的几何尺寸，设计最大涌水量为h，则集水仓10分钟水畜水量为。
根据计算及对施工现场分析在大方隧道主洞D3K397+530处设置一处宽17m，纵向长6m，深度的水仓，容积＞（最大蓄水量）满足蓄水需要，为满足水仓宽度要求在隧道两侧开挖洞室，见图4、5。
水仓周围设置防护栏杆以免人员掉落，水仓上设置长8m，宽5m的施工栈桥来满足通行要求，见下图8。
图4D3K397+530水仓环向立面图
图5D3K397+530水仓1-1剖面图
②D3K395+810～D3K396+800段
根据隧道最大涌水情况下10分钟集水仓的蓄水量大小，选择集水仓的几何尺寸，设计最大涌水量为h，则集水仓10分钟水畜水量为202m3。
根据计算及对施工现场分析在大方隧道主洞D3K396+310处设置一处宽17m，纵向长6m，深度的水仓，容积＞202m3（最大蓄水量）满足蓄水需要，为满足水仓宽度要求在隧道两侧开挖洞室，见下图6、7。
水仓周围设置防护栏杆以免人员掉落，水仓上设置长8m，宽5m的施工栈桥来满足通行要求，见下图。
图6D3K396+310水仓环向立面图
图7D3K396+310水仓1-1剖面图
图8水仓栈桥平面图
各水仓段正洞及洞室的初期支护应根据现场实际情况调整，围岩条件不好可增设钢架，施工中应加强水仓段围岩监控量测，如有异常及时采取措施，使隧道封闭成环。
⑶临时集水坑的设置
根据现场水量情况在隧道左侧挖开满足汇水要求容积的临时水坑，用混凝土铺设坑底及坑壁防止坑内水渗漏入隧底。
排水管路
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4套管路（可根据隧道施工后洞内涌水情况增加管路），根据《简明管道计算手册》，管路直径计算如下：
①D3K396+520～D3K397+800段
Q计算流量=1304m3/h,V=s，
则D==40cm，
②D3K395+810～D3K396+800段
Q计算流量=h，V=s，
则D==35cm，
根据以上计算结果，设置5套管路，其中4套为Φ150mm无缝钢管。
另外一套为隧道内空压机管直径200mm无缝钢管（作为备用排水管）。
5套管路均随着掌子面跟进，管道平面布置图见下图。
图9排水管安装立面图
表3大方隧道增加斜井施工反坡排水设备配置表
隧道名称
阶段
设计涌水量（m3/h）
泵站位置
水泵型号
水泵数量
抽水能力（m3/h）
扬程
固定水管直径（mm）
功率（KW）
大方隧道斜井
第一阶段，XJK0+000～XJK0+220段
正常涌水量，最大涌水量
斜井掌子面
主用
3
100×3
28
80×3
×3
备用
1
100
28
80
第二阶段，D3K396+520～D3K397+800段
正常涌水量652，最大涌水量1304
D3K396+520～800段掌子面
主用
4
100×4
28
80×4
×4
备用
2
100×2
28
80×2
×2
D3K396+800～D3K397+800段掌子面
主用
4
100×4
28
80×4
×4
备用
2
100×2
28
80×2
×2
D3K397+530水仓
主用
IS200-150-400
4
400×4
50
150×4
75×4
备用
IS200-150-400
1
400
50
200
75
第三阶段，D3K395+810～D3K396+800段
正常涌水量，最大涌水量
掌子面临时集水坑
主用
4
100×4
28
80×4
×4
备用
2
100×2
28
80×2
×2
D3K396+310水仓
主用
IS200-150-400
3
400×3
50
150×3
75×3
ISJ
1
100
20
150
11
备用
IS200-150-400
1
400
50
200
75
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，本线路装设专用电表独立计量抽水用电量。
由于水泵功率较大，为保证抽水用电和洞内正常施工，于洞外新装一台730KW变压器。
为预防临时停电，现场设300KW发电机两台作为备用电源，一旦停电立刻启用备用电源。
反坡隧道排水灵活处理的要点
在斜井双侧设置的排水沟，排水沟的大小要依据图纸设计施工。
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。
洞外防水、防汛及防山洪措施
在隧道进口处做好排水措施，做到排水畅通，在洞口处30m范围的施工便道设3%的单面纵向坡度，并增加横向截水沟，防止地表水和施工排水倒灌进洞，在沟顶加盖铁板，做到排水和行车互不影响。
洞外污水处理
D3K395+520～D3K397+800段由固定排水泵站将积水经排水管路通过斜井抽排至洞外。
D3K395+810～D3K396+800段待与出口工区段贯通后将水经排水管路排至顺坡段隧道内中心排水沟内然后由正洞排出洞外。
在洞外修建三级沉淀池一个，沉淀池位于线路左侧斜井洞外约60m处，距离主洞左中线直线距离约270m，可以有效防止沉淀池积水下渗并重新回流到主洞中。
图10沉淀池示意图
为防止排到洞外水倒灌回洞内，根据洞内涌水量的计算，按照洞内、洞外配置一致的原则，在洞外沉淀池配置IS200-150-400型水泵4台，并设置直径200mm钢管相配套，将沉淀池内水抽至距离沉淀池约600m外，施工便道右侧的天然落水洞内。
抽水量的计算
反坡排水用电量采用专用电表进行统计，每个泵站设置专用电表，施工单位人工每周记录各级泵站用电量并由现场监理签认；监理单位总监（副总监）每月组织用电量核查并签认。
反坡排水的抽水量应采用两种及以上方法进行核对。
原则上采用容积法和自动流量计观测法。
施工单位人工每周记录抽水量并由现场监理签认。
监理单位每周不少于一次组织对容积法、自动流量计观测法进行核对。
当数据偏差在10%以内时，采用自动流量计数据；当数据偏差在10%以上时，监理单位应组织查找原因并确定真实水量。
监理单位总监（副总监）每月组织抽水量核查并签认。
排水系统抢修
建立抢修小组，由风水电架子队长王磊担任组长，及时对出现问题部位进行抢修，并在生活区储备潜水泵和水管，所有水泵配置均按使用一套、备用一套、维修一套的原则进行配置。
当水泵出现故障时，施工队立刻联系风水电架子队长王磊，立刻安装备用水泵，保证积水及时排出，原水泵及时修理作为备用水泵待用。
当排水管路出现故障时，施工队立刻联系风水电架子队长王磊，立刻将水泵连接至备用排水管，及时修复故障排水管作为备用排水管待用。
常见故障及解决方法见下表
表4常见故障及解决方法
序号
常见故障
故障原因
解决方法
1
水泵不出水/水流量不足
1、进出口阀门没有打开，进出管路阻塞，叶轮流道叶轮阻塞
2、电机的运行方向不对，电机缺相转速相对较慢。
3、吸入管漏气。
4、泵没灌满液体，泵腔内有气体存在。
5、进口供水瀑布足，吸程过高，底阀漏水。
6、管路阻力过大，泵选型不当。
7、管道、泵叶轮流道部分阻塞，水垢沉积、阀门开度不足。
8、电压偏低。
9、叶轮磨损。
1、检查，去除阻塞物。
2、调整电机方向，紧固电机接线。
3、拧紧各密封面，排除空气。
4、打开泵上盖或者打开排气阀，排尽空气。
5、停机检查、调整（并网自来水管和带吸程使用易出现此现象）。
6、减少管路弯道，重新选泵。
7、去除阻塞物，重新调整阀门开度。
8、稳压。
9、更换叶轮。
2
功率过大
1、工作状态超过了额定的流量使用范围。
2、吸程过高。
3、泵轴承磨损。
1、调节流量，关小出口阀门。
2、降低吸程。
3、更换轴承
3
水泵有杂音/振动
1、管路支撑不稳。
2、输送介质内混有气体。
3、水泵产生气蚀现象。
4、水泵轴承损坏。
5、电机超载发热运行。
1、稳固管路。
2、提高吸入压力、排气。
3、降低真空度。
4、更换轴承。
4
水泵漏水
1、机械密封磨损。
2、泵体有砂孔或者破裂。
3、密封面不平整。
4、安装螺栓松懈。
休整或更换零部件，固定紧螺栓。
四、各项保证措施
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班，设班长1人，副班长1人，设备检修2人，电工1人，水泵站管理人员2人。
还制定严格的值班制度。
隧道作业面的隧道排水日常工作坚持班长、副班长轮流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。
图11排水班组织机构图
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。
斜井工区由于坡度较大，为防止车辆制动失灵造成安全事故，在集水仓前方增设防撞墩两个，并用红白相间油漆粉刷。
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，人走闸锁，要安排专门电工负责，加强日常和定期维修工作，及时发现和消除隐患，建立维修工作记录，并于每处集水井处配备灭火器材。
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。
虽然现阶段施工洞内均为渗水，但为防止淤积淤泥堵泵，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。
五、应急救援预案
为保证可能在大方隧道斜井段隧道施工中发生突泥涌水事故后，急救工作程序化、科学化、机动化，把人员伤亡和经济损失降低到最小程度，并明确在急救预案中的机构设置和相关部门、人员在应急中的职责，特制定本预案。
应急资源
人员
中铁十五局成贵铁路项目部部隧道分部成立以项目经理为组长，书记、副经理、总工程师为副组长、各部门负责人、施工现场负责人、安全员、值班电工、抢险人员为组员的应急救援工作小组。
物资、机具、设备
报警系统及通讯设备：
对讲机、电话、手机等通讯设备。
应急设施及机具：
防爆电线、电缆、电灯、手电筒、应急灯、移动配电箱等照明所需物料；装载机、挖掘机、自卸汽车、抽水机等抢险设备。
其它材料工具：
钢筋爬梯、救生绳、救生圈、木材、型钢、铁锹、撬棍、钢丝绳，枕木等。
伤员急救设备：
伤员担架、消毒剂、急救箱。
救护车辆及交通工具：
指挥车、微型车、材料运输车等。
洞内紧急逃生设施的设置：
隧道两侧安装钢筋爬梯并挂逃生绳和足够数量的救生圈。
隧道内作业人员密集地段在拱部设置逃生平台并设急救箱。
应急组织机构
分部成立应急领导小组
组长：
王洪东
副组长：
许志强、詹鹏飞、陈树杰
组员：
黄彬、苗军、李双双、赵涛、赵超
施工现场负责人：
焦琦
抢险人员：
大方隧道斜井段隧道作业队全体施工人员
责权
⑴组长王洪东全面负责组织应急救援预案的编制、交底、培训和演练，负责启动、实施以及调动所需人员、物料等资源的供给。
⑵副组长许志强、詹鹏飞、陈树杰具体负责发生隧道突泥涌水事故后，应急预案的启动和应急预案的全面实施。
⑶调度：
负责信息收集以及内外部（外部：
当地政府、医疗救护部门的紧急联系电话）、上下级的联络汇报工作，并按规定向上级等相关部门报告；同时按照领导的决策和安排进行上传下达；做好急救工作中车辆、物料、人员等的调遣工作。
⑷工程部门：
负责隧道突泥涌水事故应急救援预案的编制和演练培训；负责应急救援期间抢险方案的制定和风险再评价。
⑸安质部门：
负责隧道突泥涌水事故应急救援预案的编制审核，不断完善应急救援预案。
参与应急救援期间抢险方案的制定和风险再评价。
⑹物资部门：
负责隧道突泥涌水事故应急救援预案所需机电设备、物资、材料的配备。
⑺现场安全员：
负责隧道突泥涌水事故应急救援期间人员的疏散，现场的保护和秩序的维持等工作，并协助有关部门、人员进行事故调查和处理。
⑻财务部门：
负责隧道突泥涌水事故应急救援期间所需资金的筹备、使用和管理。
⑼施工现场负责人：
做好相关人员对隧道突泥涌水事故故应急救援预案的培训和演练工作，并协助应急小组成员进行急救。
⑽抢险人员：
在接到隧道突泥涌水事故消息后,立即组织人员在第一时间赶到事故现场进行事故的抢险（救）工作并协助保护好事故现场。
工作程序
报告、联络
⑴发生隧道突泥涌水事故后，施工现场负责人
升级会员 