戴云山隧道高坪斜井反坡排水施工技術(shù)

陳賢振

【摘 要】通過戴云山隧道高坪斜井的反坡排水的施工技術(shù).介紹了反坡排水的設(shè)計(jì)、施工、設(shè)備選型、管理及實(shí)施效果。

【關(guān)鍵詞】戴云山隧道；斜井；反坡排水；施工技術(shù)

1.工程概況

戴云山隧道出口里程為DK422+810，終點(diǎn)里程：左線DK438+433，右線YDK438+415，正洞左線長(zhǎng)15623m，右線長(zhǎng)15605m，隧道洞身最大埋深635m，最淺埋深50m。進(jìn)口段正洞長(zhǎng)8033m，并在右側(cè)設(shè)置平導(dǎo)（長(zhǎng)3100m）、高坪斜井（長(zhǎng)2147m）輔助導(dǎo)坑，承擔(dān)其施工任務(wù)。

該隧道進(jìn)口段692m為雙線鐵路隧道加寬段，其余為雙洞單線鐵路隧道，高坪斜井擔(dān)負(fù)正洞右線反打（反坡小里程方向）951m及左右線正打（順坡大里程方向）2730m的施工任務(wù)，高坪斜井穿過F9、F10、F12斷層為強(qiáng)富水區(qū)。

戴云山隧道區(qū)域內(nèi)地層復(fù)雜，區(qū)域內(nèi)的不良地質(zhì)主要有斷層、涌水突泥段、高地溫段、巖爆段、軟巖大變形及瓦斯地段施工、坑洞、倒石堆及古滑坡引起的落石等。

特別是高坪斜井工區(qū)所施工的正洞穿越不整合接觸帶、F13、F14、F11、F14-1、F11-1斷層，根據(jù)設(shè)計(jì)提供的地質(zhì)資料，F(xiàn)14、F11斷層導(dǎo)水性好，對(duì)施工影響大，開挖時(shí)可能出現(xiàn)坍塌及涌水現(xiàn)象，應(yīng)做好突水、涌水的應(yīng)急措施。

戴云山隧道進(jìn)口施工為上坡，坡度為7‰，可以采用自然排水的方式；高坪斜井施工為下坡，綜合坡度9.15﹪（縱向坡度10%+2%緩坡），反坡排水能力是規(guī)避施工安全風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵，反坡施工排水作為本工程施工的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

2.排水設(shè)計(jì)原則

⑴以堵為主，限量排放，排堵結(jié)合。

⑵將排水納入施工工序管理

⑶滿足最大排水量（排水系統(tǒng)應(yīng)考慮正洞左、右線及右線反打3個(gè)工作面涌排水量）。

⑷排水系統(tǒng)管路、設(shè)備一次布局到位。

⑸泵站按集水泵站、集水坑（截流）等綜合建立。

3.排水系統(tǒng)布局

按照實(shí)施性施工組織考慮高坪斜井工區(qū)進(jìn)主洞右線951m反打施工任務(wù)，減少出渣車輛的影響，排水主管路、泵站設(shè)置在高坪斜井右側(cè)、右線主洞反打部分的右側(cè)。

⑴正洞左線排水經(jīng)9#橫洞經(jīng)橫溝流進(jìn)4#集水泵站；

⑵右線出口開挖方向經(jīng)排水橫溝截流流進(jìn)4#集水泵站；

⑶進(jìn)口方向經(jīng)洞內(nèi)集水泵站截流、抽排至4#集水泵站，再由高坪斜井排水系統(tǒng)排除洞外。

4.總體排水施工方案

高坪斜井工區(qū)洞內(nèi)排水采用順坡排水和反坡排水（機(jī)械抽排方式）兩種方式，反坡排水時(shí)采用泵站接力抽水，通過隧道一側(cè)的排水管引排至洞外沉淀池。高坪斜井工區(qū)各施工階段隧道排水方式情況見表1。

表1隧道排水施工方案表

施工工作面積水采用移動(dòng)式潛水泵，抽至就近泵站或臨時(shí)積水坑，其余已施工地段出水經(jīng)臨時(shí)集水坑自然匯積到集水泵站內(nèi)，由工作泵將水經(jīng)管路抽排至其一段泵站內(nèi)，依此接力抽排到洞外經(jīng)污水池處理后排放，集水泵站容量按15min設(shè)計(jì)用水量設(shè)計(jì)，并考慮施工和清淤方便綜合確定；臨時(shí)集水坑根據(jù)匯水段的水量大小而定，一般在兩集水泵站間設(shè)置1個(gè)。

工作水泵按使用1臺(tái)、備用1臺(tái)、檢修1臺(tái)配備。設(shè)置1套應(yīng)急排水系統(tǒng)；并設(shè)置專業(yè)排水隊(duì)伍進(jìn)行管理和操作。隧道估算滲（涌）水量是根據(jù)設(shè)計(jì)資料和以往隧道施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行最大估算，實(shí)際出水量可能會(huì)有出入，應(yīng)根據(jù)開挖后實(shí)際情況加以調(diào)整。

本隧道斜井排水泵站的設(shè)置時(shí)除了考慮斜井自身的滲水量以外，還應(yīng)考慮正洞滲水量。

根據(jù)設(shè)計(jì)資料得高坪斜井工區(qū)所施工的地段中F14、F11斷層為最大富水?dāng)鄬?，滲（涌）水量為3950m3/d；另外，一個(gè)施工掌子面用水按30m3/d考慮，而同時(shí)組織施工三個(gè)掌子面，即估算隧道內(nèi)總水量為4040m3/d（即168.3m3/h）。戴云山隧道高坪斜井各階段排水圖見圖1、圖2、圖3。

圖1高坪斜井第一階段排水方案示意圖

圖2高坪斜井第二階段排水方案示意圖

圖3高坪斜井第三階段排水方案示意圖

5.設(shè)備選型及配套

5.1選型原則

⑴隧道排水主要為隧道滲水（巖層水），同時(shí)需要考慮施工用水。同時(shí)施工用水還應(yīng)考慮到排水的組成，施工用水水質(zhì)除地下水的成分外，主要還有巖石石屑、泥漿，同時(shí)還有噴射混凝土的回彈物摻雜物，所以選用污水污物水泵。

⑵隧道內(nèi)水量是逐段遞增，則在各級(jí)集水泵站的水泵選型上，應(yīng)按排水能力遞增原則自下而上遞增選配。但考慮在管理、操作維修上的方便，在泵站間高差相近，選擇型號(hào)相同的水泵，只在數(shù)量上相應(yīng)的增加。

5.2水泵選擇

高坪斜井隧道綜合坡度為9.15﹪，正洞隧道坡度為7%，考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況，選用大流量大揚(yáng)程的污水泵、潛污泵。具體水泵選擇見表2。

表2水泵配備表

5.3排水系統(tǒng)

⑴管路

根據(jù)洞內(nèi)水量、選配的抽水設(shè)備，集水泵站固定水泵管路采用Φ200mm的鋼管；掌子面及集水坑采用采用Φ80mm的消防軟管。

⑵集水泵站

高坪斜井內(nèi)及斜井與正洞交叉口位置設(shè)置集水泵站，設(shè)于洞內(nèi)右側(cè)，高坪斜井集水泵站設(shè)置在設(shè)計(jì)緩坡上，間距540米；集水泵站的容量按段15min的匯水量加上施工用水量（工作面25～35m3/d）合計(jì)確定，集水泵站尺寸設(shè)計(jì)為：6m（長(zhǎng)）×2m（寬）×1.5m（深），容量18m3。

⑶集水坑

斜井內(nèi)兩集水泵站之間可根據(jù)具體地下水發(fā)育情形設(shè)置多個(gè)集水坑，3m（長(zhǎng)）×2m（寬）×1.0m（深），容量6m3，通過移動(dòng)式水泵將水抽至集水泵站，管路采用Φ80消防軟管。

⑷排水溝

正洞一側(cè)設(shè)排水溝，并在適當(dāng)位置設(shè)置橫向排水溝，縱排水溝30×30cm，橫排水溝20×30cm。

6.排水管理和實(shí)施

排水施工不僅需要一套完善、合理的排水系統(tǒng)，更需要在管理上予以加強(qiáng)，成立了專業(yè)排水班組，并制定了相應(yīng)的管理措施。

6.1人員組成

班組長(zhǎng)1人，副班長(zhǎng)1人，設(shè)備檢修4人，設(shè)置排水工班2個(gè)。每個(gè)工班：集水泵站管理員6人，檢修員2人。

6.2運(yùn)行和檢修

⑴對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)和操作培訓(xùn)，針對(duì)一些技術(shù)特點(diǎn)和操作要領(lǐng)重點(diǎn)講解并現(xiàn)場(chǎng)示范。

⑵確保電路安裝正確，檢查轉(zhuǎn)向是否正確，設(shè)置接地裝置和標(biāo)志。

⑶管路上均要設(shè)置止回閥，以防止發(fā)生水錘現(xiàn)象，造成電泵損壞。

⑷電泵的冷卻采用下一個(gè)集水泵站抽上來的水直接澆至電泵上進(jìn)行冷卻。

⑸由于洞內(nèi)均為滲水，雖然使用水泵均為污水泵，但一旦在進(jìn)水口處產(chǎn)生淤積將導(dǎo)致堵泵，施工中采用在水泵與管路的接口處安裝一Φ20mm的出水口，利用抽水的高壓水不斷對(duì)進(jìn)水口處進(jìn)行沖攪，同時(shí)利用高壓風(fēng)進(jìn)行沖吹，防止污泥的淤積。

⑹施工人員及時(shí)對(duì)坑內(nèi)污泥雜物進(jìn)行清理。

⑺在進(jìn)水口倉裹鐵砂窗，同時(shí)把水泵或進(jìn)水口施再在竹筐內(nèi)，防止污泥及雜物進(jìn)入發(fā)生堵塞。

⑻當(dāng)水位下降超過底座，間歇出水時(shí)，應(yīng)立即停機(jī)進(jìn)行檢查，運(yùn)行一定時(shí)間后，須進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，及時(shí)的進(jìn)行保養(yǎng)和維修是確保設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要措施。

⑼班組長(zhǎng)、副班長(zhǎng)輪流24小時(shí)值班，認(rèn)真填寫抽水記錄表進(jìn)行統(tǒng)一管理，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，匯總問題進(jìn)行總結(jié)分析。

⑽為了保證洞內(nèi)道路無水干爽，必須修建好洞內(nèi)兩側(cè)排水溝，確保洞內(nèi)滲水通過側(cè)溝引入集水泵站內(nèi)，不在洞內(nèi)道路上漫流。

6.3保證措施

針對(duì)隧道施工的特點(diǎn)，對(duì)隧道內(nèi)排水溝及集水泵站要及時(shí)清理，對(duì)管路要定期檢查維修，定期的用清水進(jìn)行沖洗；

對(duì)隧道內(nèi)的抽水設(shè)備要定期進(jìn)行安全檢查，并派專人負(fù)責(zé)管理，做到24小時(shí)輪流值班，建立嚴(yán)格值班管理制度；對(duì)用電的排水設(shè)備要嚴(yán)格按照安全用電方案辦理，做到一機(jī)一閘一漏；對(duì)易損的排水設(shè)備及管配件要有必要的儲(chǔ)備和供應(yīng)上的保障；

7.應(yīng)急措施

高坪斜井拐入正洞施工段穿越F13、F14、F11斷層，根據(jù)設(shè)計(jì)提供的地質(zhì)資料，F(xiàn)14、F11斷層導(dǎo)水性好，對(duì)施工影響大，開挖時(shí)可能出現(xiàn)坍塌及涌水現(xiàn)象，應(yīng)做好突水、涌水的應(yīng)急措施。

涌水時(shí)可以利用洞內(nèi)的高壓水管Φ108mm和高壓風(fēng)管Φ150mm作為應(yīng)急排水管。因此，在特殊情況下，洞內(nèi)排水系統(tǒng)即形成4套：1路Φ150mm、1路Φ108mm和2路Φ200mm。

8.結(jié)束語

目前高坪斜井工區(qū)施工累計(jì)完成斜井2147m，正洞已施工2800m，其中右線反打610m，高坪斜井及正洞均出現(xiàn)涌水，經(jīng)過實(shí)測(cè)日排水總量最大5200m3，目前一直保持在4500m3/d。截止目前，排水系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，未出現(xiàn)工作面積水現(xiàn)象。