尖山I号隧道反坡施工排水专项方案.docx

杭瑞高速公路（贵州境）遵义至毕节段第23合同段

YK1742+306.307～YK1746+850.727
全长4.544公里

尖山I号隧道
反坡施工排水专项方案

编制：

复核：
审核：

贵州省公路工程集团总公司
遵义至毕节高速公路第二十三合同段项目经理部

2010年10月15日

尖山Ⅰ号隧道
反坡施工排水专项方案
尖山I号隧道为分离式隧道，起于大方县东关乡田坪村，止于大方县竹园乡尖山村。左幅隧道起点桩号为ZK1743+804，终点桩号为ZK1745+260，单幅全长1456m，最大埋深约266m；右幅隧道起点桩号为YK1743+795，终点桩号为YK1745+210，单幅全长1415m，最大埋深约267m。左右幅隧道平面线性进口及洞口段均为直线，出口段均位于R=2000m圆曲线上。左右幅隧道均为下坡，左幅隧道纵坡为-0.643%，右幅隧道纵坡为-0.647%。由于起点段路基土石方开挖206561m3，路基填方426196m3，设计上路基需利用隧道洞碴填方219635m3，因此需从进口段反坡开挖隧道长度1300m左右以便调运隧道洞碴到路基用作填方。
隧道区位于大方县西12Km处，为高原中、低山构造-溶蚀型峰丛地貌，隧道区轴线标高介于1460～1738m，相对最大高差278m。受侵蚀-剥蚀影响，地形条件较复杂，地表植被较发育，属中等切割的侵蚀-剥蚀中低山地貌。
隧道区属中亚热带湿润季风气候，冬无严寒，夏无酷暑，雨量充沛，年均降雨量954mm，年平均风速2.4m/s。
隧道区地下水主要类型为基岩裂隙水。场区内无地表河流，地下水主要以大气降水为主要补给源，降水经基岩裂隙、岩层面渗入地下，形成地下水，而后顺地势向低洼出径流排泄。
涌水量计算：根据Q=2.74a*W*A A=L*B
式中Q-隧道涌水量（m3/d）；a-降水入渗系数；W-区域多年年降雨量(mm)；A-隧道通过含水体的地下积水面积（Km2）；B-L长度内对隧道两侧的影响宽度（Km）。
根据设计资料计算预测，隧道估算涌水量为1469m3/d。
反坡施工即向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安全，影响正常的施工生产。
反坡排水，需采用机械排水，设置多级泵站接力排水，工作面积水采用移动式潜水泵抽至就近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泵站水池内，由固定排水泵站将积水经排水管路抽排至上一级排水泵站内，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，固定式排水泵站水仓容量按5min涌水量设计，并考虑施工和清淤方便综合确定；临时集水坑根据汇水段汇水量大小确定。工作水泵按使用1台，备用1台，检修1台配备，针对隧道涌水量大时要适当增加工作水泵；同时为防止突水，设置利用高压风管作为1套应急排水系统。
洞内反坡排水方式，根据坡度、水量和设备情况布置管路和排水泵站，一次或分段接力排出洞外。根据本隧道的实际情况，拟在施工中采用的反坡排水系统布置方式有两种：
对坡度较大隧道施工对排水电机扬程要求相对较高，所以采用集水坑反坡道排水方式，在隧道施工过程中分段开挖反坡排水沟，在每一段的终点开挖集水坑，设抽水机一台，把积水抽至最后一段反坡，最后一个抽水机将积水排除洞外，采用接力的方式将水抽至洞外的污水沉淀处理池。如下图：

LK-集水坑间距 is-线路坡度
图（一）：集水坑接力式反坡排水方式
对坡度较缓的隧道反坡道施工排水，适合采用较长距离开挖固定式集水坑作为泵站，用小集水泵将开挖面的积水抽到最近的集水坑内，再用大功率的泥浆泵通过排水管道将水排到洞外。如下图：

洞内平面布置示意图
图（二）：长距离采用的反坡排水方式
这种方式的优点是所需抽水机较少，需要开挖的集水坑较少，排水泵站较少，缺点是要安装水管较长，抽水机需要跟随坑道的掘进二次拆迁前移。
尖山I号隧道坡度较缓，采用长距离管道配合小集水泵收集反坡排水，考虑隧道反坡施工较长以及水泵扬程等因素，每幅隧道拟设置固定式排水泵站3座，每400米设置一座，左幅隧道分别设置在ZK1744+200，ZK1744+600，ZK1745+000处；右幅隧道分别设置在YK1744+180、YK1744+580、YK1744+980处。实际施工时如遇到涌水量较大时可根据具体情况加密，泵站之间采用Φ100mm排水管长距离输送，前方施工掌子面积水采用临时集水坑来收集积水，小集水泵用Φ80mm消防软管将积水收集并输送至最近的较大的集水泵站内，对两个固定式排水泵站之间积水采用洞内两侧设排水沟加横沟自然汇集至高程较低的集水泵站内，由最后一级排水泵站传递至洞外污水处理池。
隧道排水主要为隧道渗水，同时需考虑到施工用水。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，所以除考虑到需排出的水量外，还应考虑到排水的成分组成。
洞内水量是逐段递增，在各级泵站的水泵选型上，应按照排水能力递增原则自下而上递增选配。
各级泵站排水能力应充分配备，并有一定的储备能力。
隧道施工后通过对洞内水的成分组成分析，其主要水质除地下水的本身成分外，主要还有岩石、石屑、泥浆等成分，泥浆泵考虑选用山东淄博博山润神渣浆泵公司生产的高效耐磨渣浆泵，扬程30m，流量80m3/h，功率22Kw。隧道内泵站间水量递增较大，为了考虑到在管理、操作维修上的方便，泵站间高差相近，选用型号相同水泵，只是在设备数量上相应增加。工作面移动水泵，采用移动轻便的水泵，实际操作根据水量大小在数量上予以增减。
尖山I号隧道左幅设置泵站位置及选用设备一览表
施工工区
涌水量
泵站位置
水泵型号
水泵数量
备用数量
抽水能力
尖山I号隧道左幅

1469m3/d
ZK1744+200
GMZ100-30-80
1
2
80m3/h
ZK1744+600
GMZ100-30-80
1
2
80m3/h
ZK1745+000
GMZ100-30-80
1
2
80m3/h
尖山I号隧道右幅

1469m3/d
YK1744+180
GMZ100-30-80
1
2
80m3/h
YK1744+580
GMZ100-30-80
1
2
80m3/h
YK1744+980
GMZ100-30-80
1
2
80m3/h

根据洞内水量情况，结合选配的抽水设备，正常施工排水采用3套管路（可根据隧道施工后洞内涌水情况增加管路）：2套为Φ100mm管材均为无缝钢管（一套检修备用，一套日常使用）；1套为Φ80mm消防软管（工作面上移动积水）。
集水坑设于洞内左侧，每隔140m设置1处，同时根据隧道内出水量情况予以适当加密。临时集水坑的容量按该段5min的汇水量加上施工用水量（每工作面20-30m3/d）合计确定，一般集水坑尺寸为：2m（长）*3m（宽）*1m（深），容量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，其具体位置详见上面，泵站水仓容量计算按该段5min的汇水量加上施工用水合计确定，其结构尺寸为3m（长）*3m（宽）*1m（深），容量9m3，可根据隧道开挖后的实际情况进行调整，泵站统一设置在洞内左侧。
为确保洞内排水正常进行，不因电路问题导致抽排工作的间断，设置一条专用供电线路。由于水泵功率较大，新用电源电压为380V，所以泵站用电引入380V稳定电源。
工作面排水采用移动式水泵，管路为Φ80mm消防软管，抽排至就近泵站或临时集水坑内。
为确保洞内道路无水干爽，必须修建好两侧排水沟，确保洞内渗水通过侧沟引入集水坑内，防止在洞内道路上漫流。
在隧道单侧或双侧设置的排水沟，排水沟的大小要依据隧道的坡度和涌水量的大小确定。
抽水设备要依据隧道洞内涌水量的大小及集水坑汇水的情况而定，同时水泵的扬程要参考隧道的坡度和起始点的高差，要尽量做到有一定的富余量。
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，并在沟顶加盖铁板，做到排水和行车互不影响，
在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。为此不仅成立了专业排水队，每个队设队长一人，副队长一人，设备检修2人，排水工班2个班，每班组成：工班长1人，泵站管理1人。还制定严格的值班制度。每个隧道作业面的隧道排水日常工作坚持队长、副队长轮流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。
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，设置接地装置及标志，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，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。
针对隧道施工的特点，施工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铁窗纱，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，并派专人负责管理，做到24小时轮流值班，建立严格的值班管理制度。
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。
由于本段隧道施工穿越小型煤矿采空区，可能出现突水、涌水等突发事故。为此，在现有排水系统上增设了1套设备和管路作为应急措施。管路利用高压进水管路，即在每个泵站处在高压水管上开口，与安装在泵站处的水泵接通，正常情况下把闸阀关闭。一旦遇到突水、涌水现象，即把进水闸阀关闭，截断高压供水，打开排水阀进行应急抽排，在特殊情况下，洞内高压风管也可以改造利用上作为排水管道。
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。

隧道施工反坡排水费用估算

1、泥浆泵设备费：泥浆泵规格型号：GM2100-30-80，单价：20000元/台，数量：18台，共计设备费：360000元；
2、Φ100mm无缝钢管材料费：长度5200m，总重量63.40T；单价：6000元/T，共计材料费：380400元；
3、电线线路材料费：长度10400m,单价：4.5元/m，共计材料费：46800元；
4、工人工资：工人共计8人，3000元/人.月,施工时间：18个月，共计人工费：432000元；
5、电费：每台泥浆泵功率22KW，平均每天有4台工作，每天工作时间20小时，施工时间18个月，电费0.8元/KW.h，共计电费：760320元。
6、其他费用（包括小型水泵、泥浆池、集水坑、设备安装维修等）暂估200000元。
以上费用合计：2179520元。