特長(zhǎng)砂巖地質(zhì)隧道穿越斷層的富水破碎帶反坡排水施工技術(shù)研究

趙興華

（中交一公局第四工程有限公司，南寧530031）

1 引言

由于公路隧道工程自身的特殊性，在施工過程中存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，如果不能妥善處理，會(huì)給施工安全、施工效率以及施工質(zhì)量帶來很大的影響。而反坡排水是預(yù)防公路隧道施工涌水災(zāi)害的有效措施，加強(qiáng)其施工技術(shù)管理，有助于確保隧道施工的順利進(jìn)行。

2 工程概況

某公路隧道工程為兩車道分離式隧道，全長(zhǎng)約4670m，本工程施工區(qū)域?qū)儆谏皫r地質(zhì)，巖體多為碎裂結(jié)構(gòu)，比較破碎，層間結(jié)合及穩(wěn)定性較差。受地表水側(cè)向和垂向補(bǔ)給影響，導(dǎo)致局部地段水量比較豐富。左洞長(zhǎng)度為2050m，相對(duì)高差為38.95m；右洞長(zhǎng)度為2070m，相對(duì)高差為39.33m。

3 特長(zhǎng)砂巖地質(zhì)隧道穿越斷層富水破碎帶的反坡排水

3.1 預(yù)估隧道涌水量

對(duì)隧道涌水量進(jìn)行預(yù)估時(shí)，首先，應(yīng)全面考察施工區(qū)域的地質(zhì)條件和水文條件，基于這2方面的數(shù)據(jù)信息對(duì)隧道涌水量進(jìn)行確定。本工程隧道施工區(qū)域?yàn)樯皫r地質(zhì)，并且局部地段水量豐富，巖層為破裂結(jié)構(gòu)，這些均需要詳細(xì)考量。其次，通過地下徑流模擬法或降水入滲法計(jì)算施工區(qū)域的實(shí)際地表水流量。本工程依據(jù)實(shí)際地質(zhì)和水文情況預(yù)估，左、右洞最大涌水量分別為20 603m3/d和858m3/h。

3.2 制訂特長(zhǎng)隧道反坡排水方案

首先，反坡排水方案的制訂應(yīng)在準(zhǔn)確預(yù)估隧洞各段落的涌水量后進(jìn)行，從而保障反坡排水方案設(shè)計(jì)質(zhì)量。其次，制訂特長(zhǎng)隧道反坡排水方案時(shí)，應(yīng)遵循合理性、全面性、針對(duì)性、可行性、系統(tǒng)性的原則。

3.3 實(shí)時(shí)性監(jiān)測(cè)

由于反坡排水工作并不是暫時(shí)性的，除了制訂預(yù)行方案，還需要做好實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工作。本工程主要對(duì)天氣和地質(zhì)因素影響下的隧道各段落涌水點(diǎn)變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，依據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)方案進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)防治結(jié)合、安全施工的目標(biāo)[1]。

4 特長(zhǎng)砂巖地質(zhì)隧道穿越斷層富水破碎帶反坡排水施工及要點(diǎn)

4.1 反坡排水施工總方案

由于本工程為特長(zhǎng)隧道施工，對(duì)抽水泵要求較高，因而，本工程反坡排水采用分級(jí)排水方式。本工程反坡排水施工總方案為：于掌子面附近設(shè)置臨時(shí)集水井，把施工涌水和地下水都抽到移動(dòng)泵站中；之后經(jīng)由移動(dòng)泵站、邊墻固定排水管抽至固定泵站中；再由固定式泵站排出隧洞外；依據(jù)設(shè)計(jì)的最大涌水量對(duì)抽水泵站進(jìn)行配置；統(tǒng)一在隧洞口設(shè)置分級(jí)沉淀池，經(jīng)沉淀凈化處理達(dá)標(biāo)后方可排放。

4.2 移動(dòng)+固定式泵站排水施工

移動(dòng)+固定排水泵站施工工藝原理是：管路、排水泵站的布設(shè)是基于坡度、水量以及設(shè)備情況進(jìn)行的，沿隧道前進(jìn)方向在新澆筑區(qū)域每400m設(shè)置一個(gè)鋼水箱用作泵站，將截水坑設(shè)置在泵站旁中心水溝位置處；借助截水坑采集隧洞滲水、涌水以及施工用水，將截水坑中匯集的水經(jīng)小型污水泵抽至泵站臨近的集水箱中，之后在經(jīng)大功率泥漿泵以及排水管分級(jí)排出，最終凈化后排放。

工藝流程包括：施工準(zhǔn)備—掌子面上下臺(tái)階涌水、仰拱處和中心排水溝匯集—移動(dòng)式集水箱采集、處理—水泵接力抽送—經(jīng)沉淀處理排放。

4.3 反坡排水施工要點(diǎn)

反坡排水施工主要有以下要點(diǎn)：

1）集水坑設(shè)置。對(duì)于工作臺(tái)面上的臺(tái)階積水，采用移動(dòng)式潛水泵將臨時(shí)集水坑中的匯水抽至泵站內(nèi)。對(duì)于工作面下臺(tái)階積水，采用隧道開挖形成的天然集水坑來匯集隧道涌水和施工用水，之后，經(jīng)由移動(dòng)式潛水泵抽至泵站內(nèi)。對(duì)于無仰拱段，利用中央排水溝形成的天然集水坑配合移動(dòng)式泵站將隧道積水輸送至排水泵站。對(duì)于有仰拱段，將仰拱開挖時(shí)的坑作為臨時(shí)集水坑使用，配合移動(dòng)式潛水泵將涌水抽至泵站內(nèi)。本工程泵站內(nèi)的集水箱于隧道前進(jìn)方向左側(cè)統(tǒng)一設(shè)置[2]。

2）移動(dòng)式泵站設(shè)置。本工程移動(dòng)式泵站設(shè)置在已經(jīng)澆筑的二襯位置處，與仰拱位置臨近，沿著隧道前進(jìn)方向的左邊設(shè)置鋼水箱用作泵站，每400m設(shè)置一級(jí)，共4級(jí)，設(shè)置的該泵站是對(duì)臨時(shí)性用水以及施工用水進(jìn)行收集。

3）固定式泵站設(shè)置。主固定式泵站主要作用是對(duì)參與泵站水倉的接力排水。本工程依據(jù)該隧洞段5min內(nèi)的最大匯水量和施工用水量確定泵站水倉容量，并且施工過程中的泵站都布置在隧洞的左面。主洞施工縱坡每400m設(shè)置一個(gè)固定泵站，每洞設(shè)有4級(jí)，每一級(jí)固定泵站配備3套大抽水泵，抽水、檢修以及備用各一套。

4）排水供電。本工程在排水施工過程中，為了確保電路不影響抽水工作，使隧洞內(nèi)排水順利進(jìn)行，專門設(shè)置反坡排水專用供電線路，結(jié)合本工程隧洞施工用水量較大的情況，特采用800kV·A的專用變壓器從而滿足大功率水泵的用電需求。

5）抽水機(jī)配置。本工程抽數(shù)能力是按照設(shè)計(jì)最大涌水量進(jìn)行考量的，其中，主水泵采用200WQ350-40-75型污水泵，功率達(dá)到75kW，流量達(dá)到350m3/h，揚(yáng)程為40m，用于將水泵站收集的水排放至隧洞外。水泵站到隧洞外的增壓設(shè)備選用的是GW200-350-30-45型污水增壓泵，功率為45kW，流量達(dá)到350m3/h，揚(yáng)程為30m；應(yīng)急水泵選用200WQ350-40-75型污水泵，參數(shù)與主水泵采用的污水泵一致；掌子面的活動(dòng)泵則選用QW-100-100-25-11型潛水泵，功率為11kW，排水能力達(dá)到100m3/h，揚(yáng)程為10m，本工程中采用潛水泵18臺(tái)，其中9臺(tái)用于工作，9臺(tái)則用以備用。

4.4 反坡隧道排水處理注意事項(xiàng)

注意事項(xiàng)：（1）施工前：依據(jù)相關(guān)文件和實(shí)際調(diào)查，對(duì)地下水以及可能發(fā)生的涌水量進(jìn)行判定，制訂具體可行的排水方案。（2）施工時(shí)：依據(jù)隧道出水部位、出水量以及地下水變化進(jìn)行試驗(yàn)，進(jìn)一步完善排水設(shè)施；基于實(shí)際情況配備相應(yīng)數(shù)量的抽水設(shè)備，依據(jù)排水距離、水量等布設(shè)排水管路；如果遇到大面積滲漏則需要采取措施有效將水引流至排水溝。

5 結(jié)語

本文基于某公路隧道工程實(shí)例，詳細(xì)闡述了特長(zhǎng)砂巖地質(zhì)隧道穿越斷層富水破碎帶的反坡排水施工以及施工要點(diǎn)，可以看出，為了保障反坡排水施工質(zhì)量，應(yīng)基于工程實(shí)際地質(zhì)和水文情況制定合理、可行的施工方案，采用恰當(dāng)?shù)氖┕し椒ā?/p>