長大縱坡特長公路隧道反坡排水施工技術(shù)

王宏權(quán)

摘 要：以鴻圖特長隧道為依托，介紹了長大縱坡反坡排水施工技術(shù)，基于設(shè)計補(bǔ)勘成果，合理確定了排水系統(tǒng)及管路，總結(jié)了施工過程的主要安全技術(shù)保障措施，為今后粵東山區(qū)長大縱坡高速公路隧道反坡排水施工提供了借簽和參考。

關(guān)鍵詞：長大縱坡;特長隧道;反坡排水;施工

中圖分類號：U453.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

近年來，隨著公路建設(shè)熱潮和施工技術(shù)的不斷發(fā)展，高速公路的建設(shè)里程和規(guī)模也不斷突破。山區(qū)高速公路因地勢起伏不平，山地、丘陵發(fā)育，常常需采用越嶺隧道方案，雖具有減少爬山高度，縮短路線長度，改善行車條件等優(yōu)點，但也遇到了新的挑戰(zhàn)，如長大縱坡、單向縱坡、施工需反坡排水等。徐昕[1]介紹了長斜井大縱坡反坡排水技術(shù)，趙宇[2]依托大臨鐵路紅豆山隧道2號斜井提出基于水量監(jiān)測和限量排放的分階段反坡排水技術(shù)，任惠翔[3]介紹了雙悅嶺隧道反坡排水施工方案，陳建光[4]以六威高速公路雞冠山隧道涌水治理工程實例，探討了巖溶長大隧道排水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，趙興華[5]研究了反坡排水技術(shù)在長砂巖地質(zhì)隧道穿越斷層富水破碎帶施工中的應(yīng)用情況，高飛[6]分析了東茗隧道2號斜井反坡排水技術(shù)及環(huán)境保證措施，賈鋒[7]基于華麗高速公路營盤山隧道1號斜井，研究了斜井反坡排水施工技術(shù)。但對于山區(qū)長大單向縱坡特長公路隧道反坡排水方案探討的不多。

本文以鴻圖特長公路隧道為依托，針對近5 km的單向2%的長大縱坡隧道方案，基于補(bǔ)勘成果，介紹了出口端施工期反坡排水方案，為今后粵東山區(qū)類似項目提供了借鑒。

1 工程概況

鴻圖特長隧道全長6.34 km，為雙向4車道高速公路隧道，設(shè)計速度100 km/h，是大豐華高速豐順至五華段關(guān)鍵控制性工程。隧道設(shè)計有4.9 km、坡度為2%的單向縱坡，最大埋深約740 m，地面標(biāo)高245～1 060 m，相對高差約815 m，出口端設(shè)豎井1處，井深298 m;出口段主要為反坡施工，反坡排水施工長度2 km。

隧道穿越蓮花山大斷裂構(gòu)造帶，隧址區(qū)18條各期次斷裂構(gòu)造縱橫交錯，呈棋盤網(wǎng)格狀迭織，隧道洞身穿越6條長大富水低阻異常帶位于蓮花山大斷裂區(qū)域內(nèi)，斷裂帶分布多，并有多條斷裂與線位相交通過，地層巖性主要為侏羅系安山玢巖、燕山期花崗巖，隧址區(qū)處于榕江和韓江兩大水系分水嶺位置，區(qū)域匯水面積大，沿線水系發(fā)育，徑流條件復(fù)雜多變，同時洞頂分布揭?guī)X飛泉水庫和黃棉湖水庫，水文地質(zhì)及工程地質(zhì)條件復(fù)雜。隧道線路平面圖及隧址區(qū)構(gòu)造斷裂分布圖詳見圖1和圖2。

2 總體方案及設(shè)備選型

根據(jù)設(shè)計補(bǔ)勘報告，預(yù)測鴻圖特長隧道反坡段正常用水量左洞為19 913.65 m3/d，右洞為20 384.61 m3/d，因此鴻圖隧道反坡排水能力按單線涌水量40 000 m3/d進(jìn)行設(shè)計計算。

2.1 總體方案

采用機(jī)械抽排水，已施工路段滲（涌）水經(jīng)側(cè)式排水溝匯集至臨時集水井或固定泵站內(nèi)，掌子面采用移動式大流量低揚(yáng)程潛水泵抽排至就近泵站或臨時集水井內(nèi)，臨時集水井內(nèi)的水通過水泵抽排至上一級固定泵站，多級接力將洞內(nèi)積水抽排至變坡點，經(jīng)沉淀處理后集中排放。抽水系統(tǒng)按2套工作+2套應(yīng)急備用配備。考慮排水管壓力和緊急停車帶間距，盡量減小揚(yáng)程，兩級固定泵站間距按560 m考慮。

2.2 抽水設(shè)備選型

水泵抽水能力按正常涌水量的1.2倍設(shè)計，基于40 000 m3/d的單線涌水量，固定泵站間選擇管徑為φ=300 mm，布置兩道管路?？紤]移動水泵重量及操作難易程度，掌子面到臨時集水井之間選擇多道φ=200 mm軟管，臨時集水井到固定泵站之間布置多道φ=200 mm管徑鋼管進(jìn)行抽排水。同時，預(yù)置一條備用應(yīng)急檢修管路。

考慮反坡坡度為2%，計算揚(yáng)程為50.1 m，并綜合考慮能耗、電機(jī)功效及安全性等，計算電機(jī)功率為121.8 kW，現(xiàn)場選取132 kW的合金耐磨葉片離心泵。掌子面附近根據(jù)涌水量采用7.5 kW、15 kW、22 kW、42 kW低揚(yáng)程、大流量的水泵組合使用。

3 排水系統(tǒng)及管路

根據(jù)洞內(nèi)最大水量情況，排水管路尾端布設(shè)至反坡排水最高點后再向出口端延長20 m，水通過順坡流出洞外。管路前端盡量向前布設(shè)，距掌子面約30 m。突發(fā)較大涌水時采用備用管路和高壓風(fēng)管作為應(yīng)急排水管路。

3.1 固定泵站

按560 m間距布置在隧道一側(cè)，尺寸為11.5 m（長）×4.16 m（寬）×1.5 m（深），容量72 m3，泵站開挖后，立模澆筑溝底、溝壁C25混凝土，頂部用I32雙拼工字鋼作為骨架+鋼板覆蓋，作為行車通道。泵站內(nèi)設(shè)置4臺132 kW離心泵，2用2備。

3.2 臨時集水坑

二襯臺車與掌子面之間布置集水坑，尺寸為8 m（長）×2 m（寬）×1.5 m（深），容量24 m3，間距約50 m，隨著整平層向前施工，臨時集水坑也向前移動。

3.3 電力系統(tǒng)

采用“雙回路”供電系統(tǒng)，左洞洞口設(shè)置2臺500 kW發(fā)電機(jī)作為備用電源，停電時1臺500 kW發(fā)電機(jī)到左線500 kVA變壓器，1臺500 kW發(fā)電機(jī)到800 kVA變壓器，將發(fā)電機(jī)反高壓的電路接入高壓環(huán)網(wǎng)柜從而高壓進(jìn)入洞內(nèi)箱式變壓器。

4 安全技術(shù)保障措施

（1）開展從業(yè)人員技術(shù)和操作培訓(xùn)，針對一些技術(shù)特點和操作要領(lǐng)作重點講解并現(xiàn)場示范。

（2）對用電的排水設(shè)備要確保電路安裝的正確，檢查轉(zhuǎn)向是否正確;設(shè)置接地裝置及標(biāo)志，要嚴(yán)格按照安全用電方案辦理，做到一機(jī)一閘一漏。

（3）固定泵站，揚(yáng)程均較大，水壓也較大，管路上均配置止回閥，以防發(fā)生水錘現(xiàn)象，造成電泵損壞。

（4）電泵的冷卻，采用下一個泵站抽上來的水直接澆至排水電泵上進(jìn)行冷卻。

（5）針對隧道施工的特點，施工人員對隧道內(nèi)排水溝及集水坑內(nèi)污泥雜物要及時清理，對管路要定期檢查維修，定期的用清水進(jìn)行沖洗。

（6）在集水泵進(jìn)水口包裹鐵窗紗，同時把水泵（工作面移動式）或進(jìn)水口放在竹筐內(nèi)，可以防止污泥及雜物的進(jìn)入而發(fā)生堵塞。

（7）當(dāng)水位下降超過底座，間歇出水時，應(yīng)立即停機(jī)進(jìn)行檢查;運(yùn)行一定時間后，須進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。及時地進(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。

（8）對隧道內(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小時輪流值班，建立嚴(yán)格值班管理制度。

（9）對易損的排水設(shè)備及管配件要有必要的儲備和供應(yīng)上的保障。

5 小結(jié)

本文以鴻圖特長隧道為依托，總結(jié)了長大縱坡反坡排水施工思路和總體方案，基于設(shè)計補(bǔ)勘成果，確定了排水系統(tǒng)及管路，總結(jié)了施工過程的主要安全技術(shù)保障措施，為今后粵東山區(qū)長大縱坡高速公路隧道反坡排水施工提供了借簽和參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐昕，紀(jì)鴻朋，徐帥軍，等.長斜井施工期大縱坡反坡排水技術(shù)研究[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2020

（7）：40-43.

[2]趙宇，全斐，沈家君，等.基于限量排放的大坡度富水隧道反坡排水技術(shù)[J].中國鐵路，2020（12）：195-202.

[3]任惠翔.雙悅嶺隧道反坡排水施工方案[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2020（1）：150-152.

[4]陳建光，高向東.公路富水巖溶長大隧道排水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計探討[J].西部交通科技，2019（10）：83-85+119.

[5]趙興華.特長砂巖地質(zhì)隧道穿越斷層的富水破碎帶反坡排水施工技術(shù)研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2019（18）：192-193.

[6]高飛.東茗隧道2號斜井反坡排水技術(shù)及環(huán)境保證措施分析[J].太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2019（5）：190-191.

[7]賈鋒.山嶺特長隧道斜井反坡排水施工技術(shù)[J].公路，

2018（7）：347-351.