长距离大坡度隧道斜井反坡排水施工技术

长距离大坡度隧道斜井反坡排水施工技
术
摘要：西藏地区被誉为“中华水塔”，长江、怒江、澜沧江等大江大河均发源于此，地下水资源极为丰富的同时，也对铁路隧道施工组织造成很大影响。

地下水的处理直接影响隧道施工的安全和进度，本文通过长大富水斜井排水施工组织，总结成功经验，为铁路隧道类似施工情况提供参考。

关键词：隧道施工；反坡排水。

中铁十局集团有限公司XX项目经理部承建的XX隧道3#斜井施工期最大日涌水量17000m³，处理好反坡排水才能为隧道安全、快速推进提供先决条件，为此，以设计单位清污分流专项设计为依托，通过现场实践应用，不断优化设计、创新工艺工法和过程管控机制，高海拔大坡度长距离斜井反坡排水取得了良好实际应用效果。

一、隧道反坡排水总体方案
1.1隧道反坡排水设计原则
隧道排水按照清污分流的原则将清水和污水分别排放，污水指掌子面至已完成衬砌底板段，指掌子面段150m范围内污水及施工污水和路面冲洗污水。

清水指已完衬砌段至洞口段
初支、侧沟收集水，以及掌子面段初支渗水较大处收集的清
水
隧道清污水量均采用对应段落的正常涌水量计算。

水泵及管路配置方面，污水采用最大涌水量，清水采用正常涌水量。

隧道排水遵循“应截尽截”的原则，底板端头设置清水截水沟，掌子面后方30米至50米处设置污水截水沟，其他初
支渗水量大的位置按照要求设置截水沟，尽量减少倒流至掌
子面。

1.2隧道涌水设计
XX隧道3号斜井，正常涌水量2873 m3/d，最大涌水量5746 m3/d，施工期最大日涌水量17000m³，。

清水和污水采用机械排水，隧道侧壁挂设压排水管，斜井每700米在右侧侧壁设置泵站一组，设置清水泵站、污水泵
站各一座，掌子面的清水污水分别汇集抽排至移动水箱后经
由固定泵站集中抽排至洞外，清水直接排放至地方水系支流，污水经洞口沉淀池沉淀后经污水处理站处理合格后排放。

二、隧道反坡排水实施
2.1掌子面抽排
掌子面抽排水的特点：水泵移动多、抽水时间急、抽排要干净。

主要指掌子面爆破、排险、喷浆后清理断面时水泵都不能在掌子面最前方，此三项工序施工完成后需在最短时间内将掌子面积水抽排干净，满足出渣、打钻条件下进入下一道工序施工。

掌子面抽排水水泵配置原则：掌子面抽排水采用潜污泵抽排，水泵选择遵循小功率、低扬程、大流量、大小搭配的原则，水泵在满足掌子面至污水移动水箱的扬程条件下尽量选择大流量水泵，好处是水泵体积小，在掌子面方便人工作业随时移动。

掌子面采用多个水泵同时抽排时按照大小搭配的原则配置水泵，大水泵：在最短时间内将掌子面积水抽排干净，缩短工序衔接时间，小水泵：体积小，放置于掌子面低洼处能有效将掌子面液位降至最低，为工序施工提供良好作业条件。

实施中注意事项：第一要保证现场备用水泵充足；掌子面水泵在各工序转换过程中需要频繁移动，水泵损坏率较固定水泵损坏率高，现场备用水泵要满足随时更换需要。

第二要制定措施保护掌子面水泵；在水泵移动过程中安排专人对水泵泵体、电缆线、水管进行保护，防止水泵在移动过程中损坏，掌子面喷砼施工时设置防护罩、防护铁板等措施防止回弹料等将水泵埋没导致水泵损毁。

2.2移动式集水箱抽排
固定泵站700米设置一处，掌子面抽排水泵扬程无法达到，需在掌子面与固定泵站间设置2处移动水箱集中抽排水，水
箱尺寸按照6*1.5*1.5米设置。

移动水箱抽排特点：水量大、进水管路多、易沉淀。

掌子面积水、底板段渗水都将集中抽排至移动水箱汇集后抽排至
固定泵站，水箱体积有限水流急，无法有效沉淀后再向下一
级泵站抽排，导致水箱内砂石易沉积。

移动水箱水泵配置原则：因移动水箱体积限制，移动水箱距离按照不超过350米距离布置，换算扬程不超过25米，在满足扬程条件下尽量选用小功率、大流量水泵。

每个水箱内
设置潜污泵2台，采用三通管连接到抽水主管道，每个水泵
单独设单向阀门，两个水泵一备一用，其中一台水泵损坏时
另外一台可以随时启用，尽量减少抽水影响施工。

实施中注意事项：一是在箱内水泵一备一用的同时，在水箱旁放置检修备用水泵，在箱内水泵有损坏时随时更换。

二
是要每日定期对箱内淤泥进行清理，防止淤泥埋没备用水泵，导致备用水泵无法启动。

三是水泵的配电箱、软启动柜等配
电设施要设防水设施，防止水箱水外溢造成电路损毁。

2.3固定泵站抽排
固定泵站每700米设置一处，采用卧式离心泵。

固定泵站的特点：用电量高、影响大，承担本级泵站以下的所有水量抽排任务，需确保万无一失。

固定泵站水泵设置原则：固定泵站水泵选用国内大品牌质量可靠的水泵，降低水泵故障率，水泵按照一备一用一检修
原则，每个泵站设置3台水泵，3台水泵采用智能化控制系
统进行控制，每台水泵停机后再此启动抽水自动切换为下一
台水泵，防止单台水泵过劳。

当某台水泵故障无法启动时自
动切换启动下一台水泵保证抽排。

固定泵站实施注意事项：固定泵站需设置专职维修保养人员对水泵进行定期检修，施工期需24小时巡视，发现水泵异常问题立即维修解决。

因固定泵站通常用电负荷均较大，泵
站抽水需设置抽水电力专线，按照设备用电需要每一级泵站
设置一座箱式变电站或者每2级泵站共用一台箱变保证泵站
用电，洞外设置备用高压发电机组，防止意外停电造成淹井，电力线路需经专门设计以保证施工中抽排水万无一失。

三、反坡排水现场实施存在问题
在大坡度长距离斜井清污分流实施中，主要存在清水收集难、清污水混流、截水不规范、掌子面污水量大且泥砂多、
水泵多损坏率高、清水排放检测、大坡度梯级抽排管理、排
水电力设计等突出问题，严重影响相关措施的落实，严重影
响隧道施工和对生态环境的影响。

主要表现在以下几个方面：
3.1设计方案落实存在的问题
（1）按照正常设计涌水量布置管路，当涌水超出设计用
水量时，则不能满足施工要求，如施工初期按照设计最大涌
水量5400m³布置管路及水泵，实际施工期最大日涌水量达到17000m³。

（2）掌子面污水含泥砂多，污水泵损坏率高，成本高、
工序干扰大。

（3）掌子面突遇用水时，污水量大于现场水泵抽排能力时，借用清水管路抽排抢险，导致清污短暂混流。

3.2施工过程遇到的问题
（1）隧道底板侧沟施作不及时，路面污水易流入清水排
水沟槽；
（2）底板端头至掌子面截水沟施做不及时导致反坡倒流
至掌子面的水流过大影响掌子面工序组织；
（3）电力线路保护不当导致意外断电淹井。

四、总结
长大隧道斜井反坡排水是一项系统工程，需要集思广益，做好充分的技术方案、物资机械配置、现场系统管理方能有效推进，抽排水的效率一定程度上决定了隧道斜井施工的成败，作者本文浅述施工中的经验和教训，希望能对类似工况的隧道施工提供力所能及的指导和帮助。

参考文献：
[1]刘浩，《长大隧道反坡排水新技术探讨》，技术探讨，2014年第34期
[2]高文涛、吴志刚，《反坡排水技术在隧道涌水处理中的应用》，土工基础，2012年第26期。