富水隧道综合排水的技术研究与效益分析.pdf

75交通科技与管理工程技术0引言利用多元勘探技术对隧道涌水量进行探测并确定隧道涌水量大小，结合施工斜井综合纵坡，对抽排水设备型号性能比选，斜井设置分级集水仓兼车辆避险处，后期改扩为大型集水仓，合理搭配抽排水设施；在隧道主洞内设置三、五级沉淀池兼蓄水仓，对隧道内污水进行初级沉淀，并建立大型泵站；通过利用新型污水处理设备，配合隧道洞内外沉淀池设置，对隧道施工排水净化1。1主要研究内容（1）该方法通过在斜井设置分级集水仓及主洞紧急停车带位置设置大型蓄水仓，利用大型高压卧式离心泵与小型污水泵结合使用的方法，实现隧道涌水反坡抽排至洞外的同时利用洞内外沉淀池及污水处理设备的结合利用，净化隧道污水。该方法的实施有效地解决了隧道抽排水问题，提高了隧道施工效率，降低了施工安全风险，提高了污水净化效果2。（2）研究富水隧道内具有通用沉淀池功能的蓄水仓方法，该方法通过具有沉淀池通用功能的蓄水仓，利用止水阀的开关及隔墙的设置，通过对隧道涌水在隧道内进行分级沉淀处理后，通过水泵将涌水抽排至洞外。蓄水仓的沉淀池作用，对涌水进行洞内沉淀，提高了水泵的抽排效率，减少了水泵的损坏率的同时对保护生态环境有较高的提升3。2经济效益分析该项目施工范围内分布有沁河、东河、狼尾河 3 条河流，其中沁河和狼尾河流量相对较大，能够满足施工现场养护和排水管道洒水用水。项目驻地生活用水通过接入地方自来水系统解决。3 座隧道施工点及拌和站的施工用水需要通过打深井解决，经初步测算，需钻深井6眼，具体费用根据实际钻井深度进行结算。见表 13。2.1大纵坡斜井的施工隧道施工排水效益分析根据隧道整体涌水情况，结合现场电力配合情况，进入主洞施工后共设计 2 种抽排方式：（1）方式 1：将斜井原有避车洞兼集水仓改造为蓄水仓，在积水位置处采用顺流或利用小功率潜水泵将污水抽排至固定泵站，再利用水泵直接抽排至洞外沉淀池。（2）方式 2：将斜井原有避车洞兼集水仓全部改造为蓄水仓，在掌子面位置处采用小功率潜水泵将积水抽排至最近的蓄水仓，再利用水泵逐级抽排至洞外沉淀池。在表 1、表 2、表 3 的基础上，对两者进行经济效益对比分析见表 45。通过表 45 对 2 种方式的抽排水成本进行估算和对比，采用方式 1 进行抽排水，节约费用 3 078 396 元（3 712 6046 791 000 元）。2.2污水处理技术经济效益分析该套多级污水净化系统成本约为 50 万 70 万元间，表 1钻井费用预估表序号水井位置单位数量单价/(元/m)金额/元备注1拌和站m220650143 0002 眼深井，预计深度 220 m2丁家湾 1 号隧道m14065091 000隧道施工+喷混站用水3丁家湾 2 号、田家岭隧道m265650172 250隧道施工+喷混站用水4预制场m170650110 500预制场养护等用水收稿日期：2023-06-20作者简介：苏耀华（1996）,男,本科,从事隧道工作。富水隧道综合排水的技术研究与效益分析 苏耀华（山西路桥第五工程有限公司,山西 太原 030006）摘要文章提出应用于富水隧道及污水处理的大纵坡长斜井反坡排水施工技术，分析了富水隧道综合排水技术的研究内容与效益分析，综合分析一种适用于大纵坡长斜井施工的富水隧道的施工排水及污水处理施工技术。研究表明，此技术适用于通过大纵坡斜井施工富水隧道时反坡抽排及污水处理。应用此技术可大大提高富水隧道施工效率与施工质量。关键词富水隧道；综合排水；技术研究中图分类号U455.4文献标识码B文章编号2096-8949（2023）17-0075-032023 年第 4 卷第 17 期76交通科技与管理工程技术表 2排水管道设置表序号 排水管道名称排水管道描述备注11 号支排水管道1 号排水管道从沁河大桥 12 号墩位右侧进入，沿沁河大桥布置至沁源北互通，长度约 1 570 m，路面宽度 4.5 m，排水管道路基采用 30 cm 厚石渣+15 cm 厚 C20 混凝土（G241国道路口 20 m）结构，需设置错车点 3 处，跨越沁河时设置 3 孔 1 m 的圆涵管 1 道，涵洞长度 6 m，并进行混凝土包裹。沁河大桥桥头和沁源北互通区排水管道22 号支排水管道2 号排水管道从沁河大桥 12 号墩位左侧进入，沿沁河大桥布置至丁家湾 1号隧道进口端，排水管道长度约 500 m，路面宽度 4.5 m，排水管道路基采用 30 cm 厚石渣+15 cm 厚 C20混凝土硬化（241 国道至隧道口 500 m），设置错车点 2 处。沁河大桥桥尾、丁家湾 1 号隧道进口端排水管道33 号主排水管道3 号排水管道从 241 国道向右侧进入，顺河沟修建至丁家湾 1 号隧道出口和丁家湾 2 号隧道进口端，属于新建排水管道，长度 1 600 m，路面宽度 4.5 m，排水管道路基采用 50 cm厚石渣+15 cm 厚 C20 混凝土（G241 国道路口 20 m）结构，设置错车点 8 处。丁家湾 1 号隧道出口和丁家湾 2 号隧道进口段排水管道44 号支排水管道4号排水管道从省道341右侧进入，顺河沟修建至丁家湾2号隧道出口、田家岭隧道进口端，新建长度 4 500 m，路面宽度 4.5 m，排水管道路基采用 30 cm 厚石渣+15 cm 厚 C20 混凝土（麻巷村路口接沥青路面 20 m+陡坡段 120 m+隧道口至拌和站 660 m），设置错车点20 处，跨越河槽需设置圆管涵 98 m/9 道（有 1 处三道并列）。丁家湾 2 号隧道出口端和田家岭隧道进口端55 号支排水管道5 号排水管道从东河大桥 9 号墩进入，向东布置至田家岭隧道出口端，向西布置至沁源服务区，全长约 3 000 m，路面宽度 4.5 m，排水管道路基采用 30 cm 厚石渣+15 cm 厚 C20混凝土（新章村路口接沥青路面 20 m），设置错车点 5 处，该段路基弃土数量较大，需弃土场排水管道 2 000 m，采用 30 cm 厚石渣硬化。东河大桥、沁源服务区、狼尾河大桥段施工表 3排水管道费用表序号排水管道名称起讫桩号排水管道规模工程名称单位数量单价 金额/元 费用小计/元备注长度/m 内径/cm11 号支排水管道K95+380K96+500 段1 5704515 cm 厚 C20 水泥混凝土路面m290676 030 16 830服务沁河大桥 0号-12 号 墩 位、沁源互通区的涵洞、路基施工。30 cm 厚石渣垫层m270651.26D100 圆管涵（三道并列混凝土包封）m1860010 800 22 号支排水管道K96+500K96+935 段5004515 cm 厚 C20 水泥混凝土路面m22 25067150 750 150 750服务沁河大桥桥尾和丁家湾 1 号隧道30 cm 厚石渣垫层m22 2501.26 33 号主排水管道K97+945K97+985 段1 20045挖土方m312 863564 315 531 298服务丁家湾1号隧道出口和丁家湾2号隧道进口段挖掘机带液压镐挖石方（次坚石）m317 15118308 718 挖石方（软石）m312 86310.86139 692 利用土方m32 04748 188 利用石方m31 374.24 355 30 cm 厚石渣垫层m27 2001.26 15 cm 厚 C20 混凝土路面m290676030 44 号主排水管道K100+273K100+395 段4 50045挖土方m342 3135211 565 2 733 034服务丁家湾 2 号隧道出口端和田家岭隧道进口端挖掘机带液压镐挖石方（次坚石）m363 470181 142 460 挖石方（软石）m3105 78410.86 1 148 814 利用土方m37 194428 776 利用石方m328 1074.2118 049 20 cm 厚 C20 水泥混凝土路面m26306742 210 D100 cm 圆管涵m9842041 160 55 号支排水管道东 K101+892K104+945 段3 0004530 cm 厚石渣垫层m213 5001.266 030服务田家岭隧道出口、东河、狼尾河大桥、沁源服务区15 cm 厚 C20 混凝土路面m290676 030 排水管道养护费/万元 26.3单价按照集团定额（2 000 元/km 月）确定，2、3 号排水管道按照 24 个月计算，其余排水管道按照 10 个月计算（1.57+4.5+3）102 000+（0.5+1.2）242 000=263 000排水管道合计长度/m 10.77排水管道合计费用/万元 343.8+26.3=370.1排水管道费用占清单不含税总价比例/%0.42%77交通科技与管理工程技术表 4方式 1 的施工费用计算表序号费用名称说明单位单价数量合价1水泵主材台300 0003900 0002水泵控制柜主材台45 0008360 0003潜水泵主材台17 618588 0904管道DN300m4263 1641 347 8645管道DN250m3251 582514 1506水箱50 m3台50 0002100 0007消防水带200m652 500162 5008无功补偿柜RDSKG-1250kVA台165 0001165 0009避车洞改造/个25 000375 00010合计3 712 604表 5方式 2 的施工费用计算表序号费用名称说明单位单价数量合价1水泵主材台168 000101 680 0002水泵控制柜主材台45 00020900 0003潜水泵主材台8 50016136 0004管道DN300m4266 5002 769 0005管道DN250m3258026 0006水箱50 m3台50 0002100 0007消防水带200m651 00065 0008无功补偿柜RDSKG-1250kVA台165 0006990 0009避车洞改造/个25 0005125 00010合计 6 791 000目前环水保等相关单位的处理文件最低罚款单次不小于10万元，以及停工整改要求，同时还对公司法人进行通报，并将处理记录在环水保单位进行留档，对该单位的声誉造成极其恶劣影响。也会使得项目本身成为重点监控对象。后续仍然需要对污水进行处理，综合计算总价远远大于一套多级污水净化系统的价格。2.3工期效益分析经过工程实践，该工艺抽排速度快，历经 70 d 将洞内涌水全部抽排完成，较普通抽排水方式提前了近3个月，为项目快速恢复施工奠定了基础，抽排水效率良好。2.4社会效益分析通过对大埋深富水隧道通过大纵坡长斜井解决施工排水、污水处理施工技术的专题研究，形成了成套的施工技术，解决了大纵坡长斜井进入超长隧道施工排水的困难，同时解决了隧道污水在抽出洞外处理困难问题，通过隧道建立固定泵站兼沉淀池及大型高压水泵的应用，降低了隧道施工安全风险，加快了施工进度，对成套隧道污水处理设备的研究，通过多级沉淀池及污水处理设备的组合应用，提升了隧道施工整体环境，对污水处理再利用，减少水资源的浪费，在业主、监理等管理单位中得到认可与好评，符合可持续的发展理念。3结语综上所述，该文提出一种应用于富水隧道通过大纵坡长斜井反坡排水及污水处理的施工工艺，该工艺通过设置分级集水仓及沉淀池兼大型蓄水仓，利用大型高压卧式离心泵与小型污水泵结合使用的方法，实现隧道涌水反坡抽排至洞外，同时利用洞内外沉淀池及污水处理设备的结合利用，净化隧道污水。该工艺的实施有效地解决了隧道抽排水的问题，提高了污水净化的效果。参考文献1 韩帅,陈强,李金雷,等.一种富水隧道内具有三、五级通用沉淀池的蓄水池及蓄水方法：CN115888200AP.2023-04-04.2 陈强,王静华,田万良,等.隧道斜井避车洞与集水仓一体化施工方法及隧道斜井结构：CN115977657AP.2023-04-18.3 白尚本,陈强,田万良,等.一种利用蓄风仓超长距离通风的方法：CN116378738AP.2023-07-04.