高寒地區(qū)隧道反坡抽排水施工技術(shù)

王生光中鐵一局集團(tuán)有限公司

高寒地區(qū)隧道反坡抽排水施工技術(shù)

王生光
中鐵一局集團(tuán)有限公司

文章以照壁山隧道出口工區(qū)突涌水為例，介紹了在高寒地區(qū)隧道反坡抽排水的設(shè)計(jì)、設(shè)備選用和施工技術(shù)等，對(duì)同類地質(zhì)條件下的工程施工具有一定的借鑒意義。

高寒；隧道；反坡抽排水；施工技術(shù)

1 引言

隧道施工排水應(yīng)遵循“因地制宜、綜合治理”的原則，并應(yīng)優(yōu)先采用施工簡(jiǎn)單、效果顯著、降低造價(jià)的措施。根據(jù)蘭新高鐵照壁山隧道線路特征，長(zhǎng)大反坡地段采用固定泵站和移動(dòng)泵站相結(jié)合的排水方法。隧道洞身線路縱坡為20‰的上坡，出口段工區(qū)共承擔(dān)反坡地段1331m的施工任務(wù)需機(jī)械排水，該段最大涌水量為15800m3∕d，共設(shè)2座泵站接力排水。

2 工程概況

蘭新高鐵照壁山隧道出口位于青海省西寧市大通縣三塘溝內(nèi)。隧道起訖里程為DK253+792～DK259+116，全長(zhǎng)5324m，為雙線隧道，線路坡度為20‰的單面上坡。隧道地處大坂山中高山區(qū)，平均海拔2800m，最高海拔3490m。隧道通過地段地層巖性主要為片麻巖夾石英片巖、石英片巖夾片麻巖，位于達(dá)坂山深斷裂系南側(cè)，隧道洞身穿越的一個(gè)斷層和向斜構(gòu)造。隧道出口工區(qū)施工里程為DK259+116～DK257+785段，總計(jì)長(zhǎng)度1331m，位于青海省西寧市大通縣三塘溝內(nèi)。

照壁山隧道地下水的形成根據(jù)地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地表水測(cè)流和泉水分布、流量分析，本工點(diǎn)地下水主要發(fā)育基巖裂隙水，賦存于下元古界片麻巖夾石英巖和石英片巖夾片麻巖及斷裂破碎帶和向斜核部中，水質(zhì)為極好的淡水，對(duì)混凝土無侵蝕性。采用地下徑流模數(shù)法計(jì)算，隧道正常涌水量為2704m3∕d,最大涌水量為8112m3∕d。

3 突涌水特征

照壁山隧道出口DK258+150～DK257+940段揭示地層巖性為石英片巖，呈碎塊狀壓碎結(jié)構(gòu)，節(jié)理很發(fā)育，圍巖整體性較差，現(xiàn)場(chǎng)變更為Ⅴ級(jí)圍巖。地下水類型主要為基巖裂隙水及淺埋段地表水下滲，其中基巖裂隙水賦存于元古界片麻巖夾石英片巖，還賦存于斷裂破碎帶中。施工過程中該段平均涌水量為2704m3∕d,最大涌水量為8112m3∕d。2012年6月9日至2013年8月31日該段共發(fā)生6次較大涌水，具體特征：

照壁山隧道出口段突涌水特征統(tǒng)計(jì)表

4 抽排水方案

4.1 抽排水系統(tǒng)總體部署。抽排水系統(tǒng)主要由臨時(shí)泵站、移動(dòng)泵站和常供電系統(tǒng)組成。照壁山隧道采用降水入滲法預(yù)測(cè)隧道正常涌水量2704m3∕d,最大涌水量8112m3∕d；而實(shí)際照壁山隧道出口平均涌水量5100m3∕d,最大涌水量15800m3∕d。綜合考慮，永久泵站按照約16000m3∕d的抽排水能力建設(shè)

4.2 設(shè)計(jì)原則

4.2.1 排水系統(tǒng)的能力不小于設(shè)計(jì)文件中的8倍最大涌水量Qmax。

4.2.2 排水系統(tǒng)按多級(jí)泵站、低揚(yáng)程潛水排污泵原則設(shè)計(jì)，采用固定泵站、移動(dòng)泵站相結(jié)合的方式配置，以利于排水系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。

4.2.3 固定泵站排水水泵按照工作、檢修、備用配置。

4.2.4 仰拱端頭設(shè)置移動(dòng)泵站，掌子面與移動(dòng)泵站之間設(shè)置臨時(shí)泵站，根據(jù)坡度計(jì)算臨時(shí)泵站的間距(一般不超過100m)；移動(dòng)泵站與臨時(shí)泵站隨掌子面開挖掘進(jìn)而移動(dòng)。

4.3 泵站布設(shè)。根據(jù)隧道特點(diǎn)及施工環(huán)境在隧道線路左側(cè)設(shè)計(jì)固定泵站，隨著隧道的掘進(jìn)約600m設(shè)置1座泵站?，F(xiàn)場(chǎng)根據(jù)施工長(zhǎng)度和涌水情況實(shí)際在DK258+516、DK257+980處設(shè)置了2座固定泵站。采用4路φ200mm鋼管排水管道，其中2路工作，另外2路備用。每個(gè)固定泵站按照工作、檢修、備用分別配置9臺(tái)ⅠSW200-315(Ⅰ)型離心水泵。掌子面涌水通過集水坑采用移動(dòng)泵站抽排至固定泵站接力式抽排至洞外污水處理池，移動(dòng)泵站按照工作、檢修、備用配置9臺(tái)200WQ400-30-55型污潛水泵

4.4 抽水設(shè)備選型

4.4.1 距洞口高差計(jì)算。1#泵站：600*2%=12m。2#泵站：536* 2%=10.72m。

4.4.2 設(shè)備配置。按照最大涌水量考慮排水能力，由于本隧道采用兩階段排水，因此固定泵站和移動(dòng)泵站選用大揚(yáng)程、排量大的抽水設(shè)備，固定泵站采用ⅠSW200-315(Ⅰ)型離心水泵，流量440m3∕h,揚(yáng)程32m，功率55KW；移動(dòng)泵站采用200WQ400-30-55型污潛水泵，流量400m3∕h,揚(yáng)程30m，功率55KW。

4.4.3 泵站設(shè)置。照壁山隧道出口在DK258+516、DK257+980處設(shè)置2處固定泵站，泵站集水坑尺寸為10m（長(zhǎng)）×4m（寬）×2m（高）。為滿足排水方案的經(jīng)濟(jì)合理性，在作業(yè)面與固定泵站間設(shè)置移動(dòng)泵站，移動(dòng)泵站隨隧道掘進(jìn)遷移，原則上移動(dòng)泵站距離固定泵站距離開挖面600m可設(shè)置下一個(gè)固定泵站，不足600m可直接通過作業(yè)面水泵將涌水抽排至移動(dòng)泵站，移動(dòng)泵站再將涌水抽排至固定泵站內(nèi)逐級(jí)抽排至洞外。

4.4.4 排水管路。根據(jù)洞內(nèi)水量情況，結(jié)合選配的抽水設(shè)備，固定泵站采用4套Φ200mm鋼管管路。移動(dòng)泵站處排水管路為滿足移動(dòng)的便捷性則采取加強(qiáng)橡膠管。

4.4.5 臨時(shí)集水坑。根據(jù)洞內(nèi)涌水量，在仰拱端頭或掌子面處設(shè)置臨時(shí)集水坑，集水坑尺寸8m（長(zhǎng)）×2m（寬）×1.5m（深），容量24m3。

4.4.6 供電系統(tǒng)。為確保洞內(nèi)排水設(shè)備的正常運(yùn)行，不因電路問題導(dǎo)致排水工作的間斷，設(shè)置2條供電線路系統(tǒng)，一條為正常供電線路，一條為停電時(shí)發(fā)電供應(yīng)線路。照壁山隧道出口設(shè)置一座35∕10KⅤ容量為1250KⅤA落地式變電臺(tái)為1號(hào)泵站變電站供電，電源由35KⅤ大臨架空線路接引。固定泵站各設(shè)一座10∕0.4KⅤ容量為630KⅤA變電站供電，電源由洞外落地變電臺(tái)引入的10KⅤ電纜線路設(shè)接引。固定泵站及掌子面抽水采用55KW排水泵，排水泵控制箱由排水泵配套，電源由10∕0.4KⅤ箱式變電站接引，排水泵控制箱至排水泵采用導(dǎo)線配電，以保證每個(gè)泵站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。停電應(yīng)急發(fā)電供電線路另行設(shè)置在洞口處，配置2臺(tái)500KW柴油發(fā)電機(jī)，以備洞內(nèi)突發(fā)停電應(yīng)急使用。

5 結(jié)束語

通過以上的論述，隧道的反坡抽排水施工技術(shù)的重點(diǎn)首先確保供電系統(tǒng)的施工方案，只有供電系統(tǒng)有了保障，施工抽排水才能得到保障，否則供電系統(tǒng)出現(xiàn)問題，導(dǎo)致抽排水系統(tǒng)停止工作，后果不堪設(shè)想，施工安全得不到保證。其次是抽排水設(shè)備的配置，設(shè)備配置滿足最大用水量的抽排水需要外，必須考慮設(shè)備的檢修和備用，確保抽排水作業(yè)可以連續(xù)進(jìn)行。

王生光（1982-），男，青海西寧人，工程師，學(xué)士，研究方向?yàn)殍F路、公路工程施工技術(shù)。