山嶺隧道反坡排水施工技術(shù)

王超

摘 ?要 ?山嶺隧道反坡排水施工技術(shù)，必須根據(jù)設(shè)計(jì)要求以及現(xiàn)場實(shí)際情況，從人、機(jī)、料、法、環(huán)五個(gè)方面，進(jìn)行反坡排水的施工布置及設(shè)備選用等，從而保證隧道正常施工。

關(guān)鍵詞 ? 反坡排水 ? 施工布置 ? 設(shè)備選用

1 ?工程概況

興延高速公路是北京市區(qū)與延慶縣新建高速公路，是北京市延慶縣舉辦2019年（A1級(jí)）世界園藝博覽會(huì)重點(diǎn)配套工程，形成了北京至延慶第二高速通道，也成為京藏高速公路的復(fù)線高速，還是北京市和張家口市聯(lián)合舉辦2022年冬奧會(huì)的重要保障工程。興延高速公路起點(diǎn)在西六環(huán)，向北經(jīng)過昌平到達(dá)延慶，全程42.204公里。

石峽隧道地跨北京市昌平區(qū)和延慶縣，進(jìn)口里程K30+364.5;出口里程K36+111，隧道雙線全長11625.5m（左線長5746.5m，右線長5879m），我部承擔(dān)施工起始于K32+320，由豎井、1#、2#、3#斜井至石峽隧道出口施工，施工左線長度3791m，右線長度3867m。

以北京興延高速公路工程石峽隧道3#斜井段為例，3#斜井縱向最大坡度--10%，斜井?dāng)嗝婷娣e46.03m2，全長791.7米，高差64.847米，正洞縱向最大坡度--2%，正洞斷面面積144.6m2，全長998米，高差19.76米，隧道內(nèi)存在地下水、孔隙水、基巖裂隙水等不良地質(zhì)條件，應(yīng)采用反坡排水的方式進(jìn)行排水作業(yè)。

2 ?技術(shù)準(zhǔn)備及要求

2.1 ?技術(shù)準(zhǔn)備

（1）隧道開工前，需認(rèn)真核對(duì)設(shè)計(jì)圖，反坡排水投入的設(shè)備額定抽排水量比最大涌水量富余一定系數(shù)。

（2）將抽排水納入施工工序管理。

（3）排水系統(tǒng)組建專門的工班組操作、維護(hù)、管理。

（4）做好停電時(shí)的應(yīng)急排水預(yù)案。

（5）抽水設(shè)備的選型及采購。抽水設(shè)備型號(hào)的確定要通過對(duì)洞內(nèi)水的成分組成化驗(yàn)外，主要還有砂石、泥漿等成分，污水泵考慮選用高效耐磨渣漿泵。

2.2 ?技術(shù)要求

（1）配備水泵的排水能力應(yīng)大于排水量的20%以上，并應(yīng)一用一備，便于檢修、維護(hù)。

（2）工作泵和排水管的排水能力，應(yīng)能在20h內(nèi)排出24h的隧道設(shè)計(jì)涌水量。

（3）排水方式可根據(jù)距離、坡度、水量和設(shè)備等情況選用排水水溝或管路，按一次或分段接力的方式將水排出洞外。

（4）隧道較短時(shí)，可在開挖面附近設(shè)置集水坑，安裝水泵，將水一次送出洞外。

（5）集水坑（箱）的容積按實(shí)際排水量確定。

3 ?設(shè)備、材料設(shè)置表

反坡排水設(shè)備表見表1，反坡排水材料表見表2。

4 ?排水系統(tǒng)設(shè)置

4.1 ?施工工藝流程圖

見施工工藝流程圖1

4.2 ?施工程序

在洞口設(shè)置沉沙池保證排水無污染→設(shè)置φ200鋼管道并連接緊密（冬施要做好管道保溫）→斜井K0+700處設(shè)置一級(jí)集水箱→斜井進(jìn)入正洞后，并在5#車行橫通道（左線位置）ZK34+480處設(shè)置二級(jí)集水箱→右線YK34+200處設(shè)置二級(jí)集水箱→在各仰拱處設(shè)置三級(jí)集水坑并設(shè)警戒標(biāo)志→各掌子面設(shè)置四級(jí)集水坑。

4.3 ?洞口沉淀池設(shè)置

隧道內(nèi)污水主要含有砂石、泥漿等成分，為保證水質(zhì)滿足污水排放相關(guān)規(guī)范要求，在洞口設(shè)置沉淀池（見沉淀池平面布置圖2），將洞內(nèi)污水凈化后排放;

沉淀池的容積應(yīng)滿足停留30min廢水量（即污水停留時(shí)間在30min以上）。沉淀池深度在1～1.5m內(nèi)，長寬尺寸可根據(jù)工程情況與工地用地情況確定，出水口應(yīng)設(shè)置隔柵阻隔異物，上蓋防護(hù)欄以防發(fā)生意外。

沉淀池（見示意圖3）包括進(jìn)水區(qū)、沉淀區(qū)、緩沖區(qū)、污泥區(qū)和出水區(qū)五個(gè)部分。進(jìn)水區(qū)和出水區(qū)的作用是使水流均勻地流過沉淀池，避免短流和減少紊流對(duì)沉淀產(chǎn)生的不利影響，同時(shí)減少死水區(qū)、提高沉淀池的容積利用率;沉淀區(qū)也稱澄清區(qū)，即沉淀池的工作區(qū)，將可沉淀顆粒與廢水分離。

4.4 ?確定排水設(shè)備

根據(jù)隧道長度確定排水方式采取機(jī)械接力式抽排。即在隧道內(nèi)設(shè)置移動(dòng)泵站，沿隧道設(shè)置抽水管道，再由設(shè)計(jì)圖確定正常涌水量和最大涌水量，通過最大涌水量計(jì)算出額定流量，最后結(jié)合揚(yáng)程確定水泵型號(hào)，以興延高速公路石峽隧道3#斜井段反坡排水施工為例：

石峽隧道3#斜井縱向最大坡度為-10%，斷面面積46.03m2，全長791.7m，高差64.847m;正洞縱向最大坡度為-2%，開挖斷面面積144.6m2，全長998m，高差19.76m，正洞掌子面至斜井排水口處最大排水距離為1326.7m，高差在54-74m之間;排水設(shè)備揚(yáng)程滿足設(shè)計(jì)需要（詳見表4-1）。

石峽隧道正洞設(shè)計(jì)最大涌水量為5620m3/d，石峽隧道正洞經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)涌水量為260-520m3/d，分四級(jí)排水，每級(jí)排水設(shè)備流量滿足最大涌水量設(shè)計(jì)要求。

4.5 ?排水集水箱（坑）布置

泵站集水箱容量按5min最大涌水量考慮，集水箱布置需考慮水泵揚(yáng)程及排水時(shí)水力損失等因素，并結(jié)合現(xiàn)場施工條件，可適當(dāng)調(diào)整（見排水布置圖4）。

集水箱尺寸：5min最大涌水量為19.5m3，集水箱尺寸為 ，采用5mm厚鋼板自制而成，滿足設(shè)計(jì)要求。

一級(jí)集水箱位置：一級(jí)集水箱可設(shè)置在斜井內(nèi)，距洞口最遠(yuǎn)距離790m，高差64.85m，水泵所需揚(yáng)程 ，水泵揚(yáng)程180m滿足設(shè)計(jì)要求。

二級(jí)集水箱位置：二級(jí)集水箱可設(shè)置在距一級(jí)集水箱最遠(yuǎn)1000m處，高差20m，水泵所需揚(yáng)程 ，水泵揚(yáng)程135m滿足設(shè)計(jì)要求。

仰拱集水坑（三級(jí)）位置：仰拱集水坑可設(shè)置在距二級(jí)集水箱最遠(yuǎn)250m處，揚(yáng)程5m，水泵所需揚(yáng)程 ，仰拱集水坑水泵揚(yáng)程40m滿足設(shè)計(jì)要求。

掌子面集水坑（四級(jí)）位置：掌子面集水坑可設(shè)置在距仰拱集水坑最遠(yuǎn)90m處，揚(yáng)程1.8m，水泵所需揚(yáng)程 ，掌子面集水坑水泵揚(yáng)程30m滿足設(shè)計(jì)要求。

4.6 ?排水管道選擇

排水管路直徑：一、二級(jí)排水管采用φ200鋼管，三、四級(jí)排水管采用φ75PE管及φ75軟管相連，流速按2.74m/s計(jì)算，每小時(shí)過水量為 ，大于最大涌水量 ，排水管滿足設(shè)計(jì)要求。

5 ?計(jì)算依據(jù)

5.1 ?選用MD155-30X6型泵依據(jù)

斜井輸送距離790m，斜井最大坡比為-10%，高差64.85m，使用φ200mm的管路，管路長度損失10%，在流量 ，管路損失計(jì)算過程如下：

6 ?總結(jié)

在隧道施工中，隧道內(nèi)易出現(xiàn)隧道出水等不良地質(zhì)條件，且針對(duì)特長隧道，常采用斜井施工來加快工期、進(jìn)度。因此，山嶺隧道反坡排水施工，對(duì)保證隧道正常施工的有著重要影響。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求及現(xiàn)場實(shí)際情況，在反坡排水施工中，要明確排水方式，計(jì)算出最大涌水量、正常涌水量、排水高差、輸送距離等重要參數(shù)，以及分級(jí)排水中設(shè)置集水箱（坑）位置的合理性。使水泵選用具有高效性、經(jīng)濟(jì)性、安全性。即提高經(jīng)濟(jì)效益，又滿足了施工需求。

參考文獻(xiàn)

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[3] ?《公路工程施工安全技術(shù)規(guī)程》JTJ076—95

[4] ?興延高速公路工程施工圖設(shè)計(jì)

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