CN110185493A - 一种复杂地质条件下长大隧道反坡排水施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复杂地质条件下长大隧道反坡排水施工方法，包括以下步骤：a、在隧道内间隔设置多个固定式泵站；b、在隧道仰拱间隔设置多个仰拱临时集水坑，并将隧道两侧边沟采用排水盲管连通到仰拱临时集水坑中；c、采用移动水泵将掌子面积水抽至就近的固定式泵站水仓内或仰拱临时集水坑内；d、采用移动水泵将仰拱临时集水坑内积水抽至就近的固定式泵站，再由固定式泵站逐级抽至洞口污水沉淀池，经沉淀后由洞外路基排水沟排走。本发明通过采用固定式泵站、仰拱临时集水坑和移动式水泵相结合的逐级排水方案，将洞内积水排出洞外，该方案能保持隧道的不间断抽排水，而且避免了设置多级泵站带来的管理和维修方面的不便。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工领域，特别涉及一种复杂地质条件下长大隧道反坡排水施工方法。
背景技术
某施工项目隧道长度约为8300m，最大埋深515米。隧道纵坡从进口到出口为12.6‰、13.3‰、13.2‰、12.0‰，进出口高差109m。因隧道中部无法设置斜井，故隧道施工只有进出口两个工作面。隧道出口段约4500m为反坡施工，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，当隧道处于富水区时，掌子面排水的难度也将加大，如何有效进行隧道排水，保证施工安全和进度，是隧道反坡段施工的重点和难点。
发明内容
本发明目的在于：针对在长大隧道反坡段施工时，如何有效进行隧道排水的问题，提供一种复杂地质条件下长大隧道反坡排水施工方法，其通过采用固定式泵站、仰拱临时集水坑和移动式水泵相结合的逐级排水方案，将洞内积水排出洞外，该方案能保持隧道的不间断抽排水，而且避免了设置多级泵站带来的管理和维修方面的不便。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种复杂地质条件下长大隧道反坡排水施工方法，包括以下步骤：
a、在隧道内间隔设置多个固定式泵站，所述固定式泵站包括用于储水的水仓和用于将水从水仓中抽走的固定水泵；
b、在隧道仰拱间隔设置多个仰拱临时集水坑，并将隧道两侧边沟采用排水盲管连通到仰拱临时集水坑中；
c、采用移动水泵将掌子面积水抽至就近的固定式泵站水仓内或仰拱临时集水坑内；
d、采用移动水泵将仰拱临时集水坑内积水抽至就近的固定式泵站，再由固定式泵站逐级抽至洞口污水沉淀池，经沉淀后由洞外路基排水沟排走。
本发明通过先将掌子面积水抽至就近的固定式泵站或仰拱临时集水坑内，然后将仰拱临时集水坑内积水抽至就近的固定式泵站，再由固定式泵站逐级抽至洞口污水沉淀池，经沉淀后由洞外路基排水沟排走，该方法通过采用固定式泵站、仰拱临时集水坑和移动式水泵相结合的逐级排水方案，将洞内积水排出洞外，该方案能保持隧道的不间断抽排水，而且避免了设置多级泵站带来的管理和维修方面的不便。
作为本发明的优选方案，所述固定式泵站设置于隧道避车洞内，且每隔500～800m的位置加设一个固定式泵站。通过将固定式泵站设置于隧道避车洞内，可以避免影响隧道施工时通行功能，同时每隔500～800m的位置加设一个固定式泵站，可以便于将仰拱临时集水坑内积水抽至就近的固定式泵站，再由固定式泵站逐级抽至洞口污水沉淀池。
作为本发明的优选方案，所述固定式泵站的水仓容量按25min涌水量设计。
作为本发明的优选方案，布置隧道风水管路时，在固定式泵站处预留闸阀及接头，以便于在遇特大涌水或主排水管路出现故障时暂停洞内高压风水管，将隧道送风送水管路作为抽排水应急和备用管。
作为本发明的优选方案，所述仰拱临时集水坑从仰拱头往洞口方向每隔50～80m米设置一处，并采用水泵连接软管将水抽至就近的固定式泵站中，便于将仰拱临时集水坑内积水汇总至就近的固定式泵站水仓内。
作为本发明的优选方案，在仰拱及二衬施工后，将废弃的仰拱临时集水坑用同级混凝土回填。
作为本发明的优选方案，所述仰拱临时集水坑容量按隧道该段15min的汇水量设计，从而避免仰拱临时集水坑尺寸过大或过小而影响行车或储水。
作为本发明的优选方案，根据最大涌水量选择水泵的功率，且水泵的功率应大于排水量所需功率20％以上，以确保水泵具有一定的功率富裕。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明通过先将掌子面积水抽至就近的固定式泵站或仰拱临时集水坑内，然后将仰拱临时集水坑内积水抽至就近的固定式泵站，再由固定式泵站逐级抽至洞口污水沉淀池，经沉淀后由洞外路基排水沟排走，该方法通过采用固定式泵站、仰拱临时集水坑和移动式水泵相结合的逐级排水方案，将洞内积水排出洞外，该方案能保持隧道的不间断抽排水，而且避免了设置多级泵站带来的管理和维修方面的不便。
附图说明
图1为本发明复杂地质条件下长大隧道反坡排水施工方法流程图。
图2为本发明中的反坡排水纵面示意图。
图3为本发明中的反坡排水平面布局示意图。
图4为本发明中的反坡排水隧道横断面示意图。
图中标记：1-隧道，2-掌子面，3-沉淀池，4-固定式泵站，5-仰拱临时集水坑，6-软管，7-主排水管，8-排水盲管，9-边沟。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
本实施例提供一种复杂地质条件下长大隧道反坡排水施工方法；
如图1-图4所示，本实施例中的复杂地质条件下长大隧道反坡排水施工方法，包括以下步骤：
a、在隧道1内间隔设置多个固定式泵站4，所述固定式泵站包括用于储水的水仓和用于将水从水仓中抽走的固定水泵；
b、在隧道1仰拱间隔设置多个仰拱临时集水坑5，并将隧道两侧边沟9采用排水盲管8连通到仰拱临时集水坑5中；
c、采用移动水泵将掌子面2积水抽至就近的仰拱临时集水坑5内；
d、采用移动水泵将仰拱临时集水坑5内积水抽至就近的固定式泵站4，再由固定式泵站4逐级抽至洞口污水沉淀池3，经沉淀后由洞外路基排水沟排走。
本发明通过先将掌子面积水抽至就近的固定式泵站或仰拱临时集水坑内，然后将仰拱临时集水坑内积水抽至就近的固定式泵站，再由固定式泵站逐级抽至洞口污水沉淀池，经沉淀后由洞外路基排水沟排走，该方法通过采用固定式泵站、仰拱临时集水坑和移动式水泵相结合的逐级排水方案，将洞内积水排出洞外，该方案能保持隧道的不间断抽排水，而且避免了设置多级泵站带来的管理和维修方面的不便。
本实施例中，固定式泵站4根据道实际涌水量及施工排水确定距离，隧道设计每150m一个大避车洞，固定式泵站4设置于隧道避车洞中，原则上每500～800m的位置加设一个固定式泵站。根据现场排水量情况，固定式泵站尺寸为长3.5m、宽2m、深2m，固定式泵站中采用15KW污水泵连接Ф200mm的主排水管7将积水逐级抽出洞外。通过将固定式泵站设置于隧道避车洞内，可以避免影响隧道施工时通行功能，同时每隔500～800m的位置加设一个固定式泵站，可以便于将仰拱临时集水坑内积水抽至就近的固定式泵站，再由固定式泵站逐级抽至洞口污水沉淀池。本实施例中，所述固定式泵站的水仓容量按25min涌水量设计，并综合考虑施工和清淤方便。在隧道贯通后，隧道两侧的排水边沟已接通，洞内围岩渗水可沿隧道两侧边沟排出洞口，再通过洞外的排水体系排往附近河道，因而固定式泵站在隧道贯通后需要拆除。
本实施例中，根据洞内涌水量情况以及抽水设备，采用Ф200的无缝钢管作为主排水管直接连通至洞口沉淀池，掌子面排水以及仰拱临时集水坑收集排水均采用Ф50软管6。布置隧道风水管路时，在固定式泵站处预留闸阀及接头，以便于在遇特大涌水或主排水管路出现故障时暂停洞内高压风水管，将隧道送风送水管路作为抽排水应急和备用管。
本实施例中，因单线隧道洞内交通压力大，为了不影响隧道内行车，采用在仰拱中间位置预留仰拱临时集水坑。仰拱集水坑按隧道该段15min的汇水量合计确定，避免仰拱临时集水坑尺寸过大或过小而影响行车或储水。
本实施例中，所述仰拱临时集水坑根据水量大小原则上从仰拱头往洞口方向每50-80米设置一处，仰拱临时集水坑尺寸为长2m、宽1.2m、深1.2m，隧道两侧边沟9采用排水盲管8连通到仰拱临时集水坑5中。仰拱临时集水坑采用7.5KW移动式水泵连接Ф50软管6将水抽至附近的固定式泵站4中，随着仰拱及二衬施工的推进，将废弃的仰拱临时集水坑用同级混凝土回填。
本实施例中，为了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，在每处泵站设置配电箱，掌子面水泵利用掌子面开挖台车的配电箱接电。水泵设专门配电柜，由值班人员控制电源启动。
本实施例中，水泵选择，根据隧道施工工艺流程、最大涌水量、液体性质、扬程、排水管径大小、泵站容量、管路布置等。隧道排水主要为岩体裂隙渗水，同时需考虑到施工用水。该隧道设计最大涌水量为1023m3/d，目前隧道最大涌水量大约为25m3/h，根据最大涌水量选择水泵的功率，同时考虑到特殊情况和突发情况。一般水泵的功率应大于排水量所需功率20％以上，并有备用水泵。
本实施例中，根据隧道设计资料显示，隧道涌水PH值为7～7.8，对于任何钢筋混凝土结构的水泥都没有侵蚀性。在隧道施工中出现涌水，水质都较好，考虑污水泵和清水泵两种即可。
本实施例中，综合各方面考虑，水泵的选择应满足几个要求：型号和性能符合排水流量，扬程，压力，温度等工艺参数；机械方面：可靠性高，噪声低，振动小；经济上要考虑设备费、运转费、维修费和管理费的总成本最低。水泵配置按照多级多型号的原则进行布置，并根据施工进展及围岩涌水状况分阶段进行安装布设，以满足不同水量的抽水需求，分为固定泵站和移动水泵两种型式。掌子面采用移动潜水泵，其为5.5kw；仰拱临时集水坑采用移动水泵，其功率为7.5kw；固定式泵站设置固定水泵，其功率为15kw，具体如表1所示。在发生特大涌水时，采取一管配多泵的方式进行加压，提高管内流速和流压，加大单管抽排水能力，同时并保证应急预案的完善，应急设备处于随时可启用状态，加强应急预案的演练及员工培训工作，确保应急预案的响应与启动。
表1：WQ潜水式排污泵性能参数配备表
本实施例中，每个固定式泵站设置专人进行管理，做好记录，根据不同的情况启动不同的水泵。派专人进行水泵的定期维修和不定期的检查，及时处理故障，确保工作水泵的正常使用，备用设备状况良好。对于潜水泵经常清理周围的杂物，防止卡住叶轮，影响排水。
本实施例中，反坡隧道的施工，应该对地下涌水量有足够的预判，排水设施要有后备。应加强超前地质预报，结合超前探孔，探明前方的地质情况，防止突然遇到地下水囊、暗河等大量涌水进入坑道造成事故。反坡施工排水的一个特殊方面就是要防止洞口或顺坡水沟的水突然倒灌洞内，水倒灌往往造成重大安全事故，因此，必须做好洞口或变坡点的排水和截水设施。做好停电时的应急排水准备工作。当出现特殊、重大突发事件时，立即启动施工应急预案。
本实施例中，随着隧道开挖的不断加深，如果发生突发性涌水时，单纯依靠掌子面1台5.5KW移动式水泵不足以满足排水需求。所以需要在掌子面需放置一台5.5KW的备用水泵，也可采用混凝土罐车做临时集水罐，发生涌水时可以保证在掌子面及时排水。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原理之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种复杂地质条件下长大隧道反坡排水施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、在隧道内间隔设置多个固定式泵站，所述固定式泵站包括用于储水的水仓和用于将水从水仓中抽走的固定水泵；
b、在隧道仰拱间隔设置多个仰拱临时集水坑，并将隧道两侧边沟采用排水盲管连通到仰拱临时集水坑中；
c、采用移动水泵将掌子面积水抽至就近的固定式泵站水仓内或仰拱临时集水坑内；
d、采用移动水泵将仰拱临时集水坑内积水抽至就近的固定式泵站，再由固定式泵站逐级抽至洞口污水沉淀池，经沉淀后由洞外路基排水沟排走。
2.根据权利要求1所述的复杂地质条件下长大隧道反坡排水施工方法，其特征在于，所述固定式泵站设置于隧道避车洞内，且每隔500～800m的位置加设一个固定式泵站。
3.根据权利要求2所述的复杂地质条件下长大隧道反坡排水施工方法，其特征在于，所述固定式泵站的水仓容量按25min涌水量设计。
4.根据权利要求1所述的复杂地质条件下长大隧道反坡排水施工方法，其特征在于，布置隧道风水管路时，在固定式泵站处预留闸阀及接头。
5.根据权利要求1所述的复杂地质条件下长大隧道反坡排水施工方法，其特征在于，所述仰拱临时集水坑从仰拱头往洞口方向每隔50～80m米设置一处，并采用移动水泵连接软管将水抽至就近的固定式泵站中。
6.根据权利要求5所述的复杂地质条件下长大隧道反坡排水施工方法，其特征在于，在仰拱及二衬施工后，将废弃的仰拱临时集水坑用同级混凝土回填。
7.根据权利要求1所述的复杂地质条件下长大隧道反坡排水施工方法，其特征在于，所述仰拱临时集水坑容量按隧道该段15min的汇水量设计。
8.根据权利要求1所述的复杂地质条件下长大隧道反坡排水施工方法，其特征在于，根据最大涌水量选择水泵的功率，且水泵的功率应大于排水量所需功率20％以上。
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