隧道斜井排水方案.docx
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隧道斜井排水方案
勐腊隧道1#斜井工区反坡排水专项施工方案
1、工程概况
勐腊隧道位于曼勒站~勐腊北区间，为时速160km/h单线隧道。
隧道进口里程D1K468+908，全长13018.隧道最大埋深515米。
隧道洞内线路坡度为“人”字坡，其中进口上坡段3760m，坡度以3%为主；出口下坡段9258m，最大坡度为-10%,最小坡度为-1%位于隧道出口段。
全隧除进口~D1K456+246.296段356.296m位于半径R=6000m的右偏曲线上，出口D1K468+349.840~D1K468+876.828段526.988m位于半径R=3500m的右偏曲线上外，其余地段均为直线。
隧道进口紧邻曼勒3号中桥，出口紧邻勐腊北中桥。
根据全线施工组织计划，为满足工期要求，解决隧道出口施工场地及运营期间排水问题，缓解施工通风压力，结合运营防灾救援疏散要求结合地形，地质条件，本隧采用“2斜井+1横洞”的辅助坑道模式，1号斜井长1264m，2号斜井长901m，横洞长440m,辅助坑道总长度为2605m。
其中1丶2号斜井作为运营防灾救援疏散的避难所。
1号斜井位于洞身线路左侧，长1264m，与线路交点里程为D1K460+500，斜井中线与线路中线大里程方向平面夹角为83°最大坡度为10％，采用无轨双车道运输，断面尺寸为7.5m（宽）×6.2m（高）。
本隧道分进口、1#斜井、2#斜井及横洞共4个工区组织施工。
1#斜井工区承担斜井施工1264m和正洞5060m（D1K458+035-D1K463
+095）的施工任务。
所承担的斜井及大部分正洞均为反坡排水施工段。
2、自然地理条件
2.1、地形地貌
本斜井工区段地形地貌属红层低山及丘陵构造剥蚀地貌，地形波状起伏较大，隧道为越岭隧道，地面高度680-1300m，相对高差50-615m。
自然横坡8°-35°，局部较陡。
斜坡面地表多种植橡胶树，山脊高处多为原始森林，植被茂密，水土保持较好，局部陡坡及冲沟有基岩裸露；山间槽谷等低洼地带覆土层较厚。
2.2、地层岩性
本区段属低中山溶蚀剥蚀地貌，地表上覆第四系全新统粉质粘土，下伏基岩为侏罗系、三叠系、二叠系泥岩、砂岩、页岩、灰岩及煤层等。
2.3、不良地质
本段主要不良地质为南泥平移断层。
本断层长20m，走向近东西，与隧道呈约40°夹角于D1K462+020-070段。
相交上下盘皆为白垩系下统曼岗组上段及下段地层。
泥岩风化节理裂隙普遍发育，主要见于地表及浅部，裂隙多而细小；砂岩中节理多为张型，其延伸较远。
节理变化大，从断层具张性平移的性质，属区域性富水构造，对隧道工程影响较大。
2.4、地下水
本隧道正常涌水量Q=45000m³/d，雨季最大涌水量Q=45000*1.2=
5400m³/d；1号斜井正常涌水量1400m³/d，雨季最大涌水量1700m³/d。
故本斜井工区最大涌水量24692m³/d。
2.5、气候
本线所经地区为亚热带和热带，受季风、地形、低纬的影响，形成垂直气候、低纬气候、季风气候三大气候特征。
西双版纳北部边缘气候类型为热带季风气候，山区为亚热带季风性湿润气候，终年温暖、阳光充足、热量丰富、湿润多雨，年平均气温在22℃左右，具有“长夏无冬、一雨成秋”的特点。
3、反坡排水总体方案
3.1、隧道反坡排水的特点
隧道反坡施工即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完全，影响正常的施工生产。
洞内水量随着开挖掘进逐段递增的，则在各级泵站的水泵选型上，应按排水能力递增原则自下而上递增加配，并考虑雨季影响。
3.2、排水系统方式
反坡排水采用机械排水，设置多级固定泵站接力排水。
（1）工作面积水采用移动式小型水泵抽至就近固定式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固定式泵站水池内。
（2）临时集水坑内的积水采用移动式水泵抽至就近固定式泵站。
临时集水坑设置一处，距离掌子面不宜超过70米，根据开挖进尺及时跟进。
保证掌子面在突发涌水的时候积水线不超过掌子面后退50m的距离；同时在掌子面爆破时也可以减少对水管和水泵的损坏。
由临时水泵抽排至上级泵站或洞外。
（3）由固定式泵站将积水经排水管路抽排至上一级固定式泵站内，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。
3.3、水泵与管路系统
（1）固定式泵站管路共2套（使用1套，备1套）、水泵共4台（工作水泵3台，备用l台）。
管路采用钢管，与水泵连接采用带回水阀的并联接头。
（2）临时集水坑水泵管路共2套（使用1套，备1套）、水泵共2台（工作水泵1台，备用l台）。
管路采用钢管结合消防管。
（3）掌子面水泵管路共2套（使用1套，备1套）、水泵共2台（工作水泵1台，备用l台）。
管路采用消防管。
（4）针对涌水量大于设计排水系统排水能力时，启动备水泵和管路，及时增加排水系统排水能力。
3.4、固定式泵站水仓及临时集水坑容量
由于排水系统配备的水泵及管道均有备用，在电力不间隔的情况下，固定式泵站水仓及临时集水坑均正常排水，只有在大电停电到启动备用发电机的时间段内，各储水仓需的一定的储水能力，考虑由于电力中断间隔时间为5min。
因此，固定式排水泵站水仓及临时集水坑容量需按该储水仓所承担的隧道自然汇集水量来确定。
3.5、隧道口污水处理池
隧道口污水处理池采用三级沉淀池+一级油污处理池。
污水沉淀池采用C20混凝土浇筑，设计容积13.4立方。
4、汇水量计算
根据涌水量计算表，计算斜井工区最大涌水量为21936m3/d，设计图纸中斜井工区最大涌水量为24692m3/d。
考虑本工区有涌水断层位于D1K462+000-100附近，多出的2756m3/d（即81m3/h）列入大里程掌子面排水工程量。
5、排水系统设计方案
5.1、各固定式泵站施工阶段所需排水量计算
因进入正洞施工后，两个正洞掌子面进尺进度不一致，在此仅按照成洞贯通前的最大涌水量进行排水量计算。
每个掌子面，施工排水量按照1m3/h计算。
泵站逐级计算，可以得到泵站理论排水量和理论扬程。
5.2、各固定式泵站水泵选型
5.2.1、固定式泵站水泵选型原则
（1）隧道排水主要为隧道渗水，同时考虑到施工用水。
水质除地下水的本身成分外，主要还有岩石、石屑、泥浆，同时还有喷射混凝土的回弹物掺杂物。
掌子面及临时集水坑选择渣浆泵，通过粒径40mm。
因固定泵站与掌子面间要设置多个临时集水坑会对排水进行多次沉淀，泵站水泵采用自吸无堵塞排污泵。
（2）由于水泵在使用过程中水仓的汇水量随隧道开挖不断递增，水泵在开始时汇水量无法达设计值，水泵需配置对应的水位制动启闭装置。
（3）水泵扬程：
水泵扬程的高低将决定能否将水从低处抽到高处。
扬程低了可能抽不出水；扬程高了，泵工作时上窜，造成机器磨损很大，进而损坏水泵。
所需水泵的扬程应根据水仓间的距离和隧道的坡度计算确定。
选择水泵扬程不低于需要扬程的1.4倍（即按照30%的扬程损失计算）。
（4）水泵排水能力：
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，水泵的功率将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，选用水泵排水能力不低于需要排水能力的1.5倍（设计图纸要求1.2倍）。
（5）水泵控制系统：
采用自动启动电气开关。
当水位达到一定高度时，启动第一台水泵；当水位上升至高出第一台水泵启动水位一定高度时，启时第二台水泵；当水位上升至高出第二台水泵启动水位一定高度时，启时第三台水泵。
5.2.2、固定式泵站水泵选型及数量
5.3、掌子面积水水泵选型
5.3.1、掌子面积水水泵选型原则
（1）隧道排水主要为隧道渗水，同时考虑到施工用水。
水质除地下水的本身成分外，主要还有岩石、石屑、泥浆，同时还有喷射混凝土的回弹物掺杂物。
选择渣浆泵，通过粒径30mm。
（2）由于水泵在使用过程中水仓的汇水量随隧道开挖不断递增，水泵在开始时汇水量无法达设计值，水泵会露出水面，选用有内循环自冷系统的潜水污水泵。
（3）水泵扬程：
斜井施工段临时集水坑最大扬程50m；正洞施工段临时集水坑最大扬程为25m。
（4）水泵排水能力：
斜井施工段临时集水坑最大汇水量为32m3/h（含施工用水1m3/h）；正洞施工段临时集水坑最大汇水量为209m3/h（含施工用水1m3/h）。
（5）水泵控制系统：
采用人工启动电气开关。
5.3.2、掌子面积水水泵选型及数量
掌子面积水排水泵选用100WQ100-30-15潜水污水泵，水泵设计流量100m3/h、扬程30m、电机功率15KW。
应可满足斜井段和正洞段掌子面排水要求，由于资料有限，采购水泵时需与厂家进一步核对型号能否满足施工需要。
水泵数量2台。
5.4、固定式泵站水仓
5.4.1、固定式泵站水仓容量
固定式泵站水仓大小按照停电5min管内回水和自然汇水计算，并考虑清淤施工方便。
5.4.2、固定式泵站水仓布置
临时集水坑的容量按该段5min的汇水量+管内回水确定。
一般集水坑尺寸为1.5m（长）*1m（宽）*1.5-4m（深）=容量2.25-6m3，可根据实际情况进行调整大小。
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。
根据估算斜井设置3处，正洞设置6处。
泵站水仓容量计算按该段5min的汇水量+施工用水+管内回水合计确定。
其结构尺寸为3m（长）*1.5-2.5m（宽）*3-4m（深）=容量13.5-30m3,可根据隧道开挖后的实际情况进行调整。
斜井泵站统一设置在洞内左侧。
正洞泵站统一设置在洞内右侧。
隧道水经沉淀池进入水仓，水仓顶部架立I20a工字钢间距50cm，上面满铺3cm厚木板或钢板。
详见平面布置图。
固定水仓和集水坑附近设置横向截水沟进行截流。
截水沟尺寸如下图。
固定水仓结构尺寸如下图。
隧道贯通后，水仓用M10浆砌片石回填，水仓上部按相应洞室要求施作。
5.6、水泵管路
5.7、排水电力供应
全隧道排水系统总功率为1192KW，需两台630KVA变压器供应，需备用两台500300KW和一台300KW发电机。
6、施工组织方案
6.1、组织管理机构
在反坡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。
为此要成立了专业排水工班，每个工班设工班长一人，副工班长一人，设备检修2人，排水工班2个班，（每班组成：
工班长l人，泵站管理l人）。
6.2、制度保障措施
制定严格的值班制度。
每个隧道作业面的隧道排水日常上作坚持工班长、副工班长轮流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。
6.3、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，设置接地装置及标忐，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。
由于洞内均为渗水及涌水，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。
针对隧道施上的特点，施上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钢丝网，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，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。
在隧道进口处做好排水措施，做到排水畅通，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，并在沟项加盖铁板，做到排水和行车互不影响，
7、应急预案
由于隧道施工中可能出现突水、涌水等突发事故。
为此，需有应急预案。
（1）泵站之间利用高压进水管路作为应急排水管路，即在每个泵站处在高压水管上安装闸阀，近邻闸阀上下游开口并安装闸阀，开口处闸阀与该泵站检修备用的水泵接通。
正常情况下，打开高压水管上的闸阀，关闭高压水管开口引出闸阀。
一旦遇到突水、涌水现象，关闭高压水管上的闸阀，打开高压水管开口引出闸阀，接通水泵，形成新增泵站间接力排水通道。
（2）临时集水坑至泵站之间，直接采用备用水泵和消防管进行排水。
（3）应急设备及材料
应急设备及材料
序号
名称
规格型号
单位
数量
1
潜水污水泵
150QW600-20-67
台
1
2
150QW530-85-54
台
1
3
150QW210-7-7.5
台
2
4
150QW500-45-52
台
1
5
150QW500-25-55
台
3
6
消防水带
φ50mm
m
2400
（4）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。
（5）应急急救
医院为勐腊县人民医院，应急急救车辆为120急救车或项目指挥车辆。
（6）应急预案组织机构
组长：
项目经理
副组长：
生产副经理
常务副组长：
专业排水工班工班长
应急物资管理：
专业排水工班
应急小组组员：
专业排水工班及隧道施工工班风水电工班全体人员。
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