米仓山隧道排水施工方案分析

目录
一、编制依据 (1)
二、工程概况 (1)
三、隧道涌水量估计 (1)
四、排水方案 (2)
五、排水系统配置 (3)
六、排水管路及水泵的安装、起动、停止、运转要求 (7)
七、泵的故障原因及其解决方法 (8)
八、安全保证措施 (8)
米仓山隧道排水专项施工方案
一、编制依据
1、米仓山隧道施工设计图；
2、米仓山隧道设计水文地质特征及设计涌水量大小；
3、米仓山隧道实施性施工组织设计；
4、施工经验及其他相关资料。

二、工程概况
桃巴高速公路米仓山隧道LJ1标规模表如下：
米仓山隧道汉中端规模表
序号隧道名称起止桩号隧道长度（m）
1
米仓山隧道主洞
左线ZK39+699〜ZK45+800 6101
右线K39+734〜K45+800 6066
ZK39+699〜ZK42+630 (2931m), K39+734〜K42+640 ( 2906m)位于陕西境内
2 汉中端斜井
左线XZK0+000〜XZK1+886 1886
右线XK0+000〜XK1+860 1860 三、隧道涌水量估计
米仓山隧道各工区涌水量一览表
序号工区划分里程设计涌水段落
涌水量（m3/d）
排水方式正常最大
1
进口正洞K39+734～K45+800
K39+734～K41+283 1348.34 3462.38
顺坡
K41+283～K43+734 38584.76 91005.18
K43+734～K45+800 16605.56 21497.42
2 斜井XZK0+000-XZK1+886
XZK0+000-XZK0+826 24884.67 61309.94 顺坡
XZK0+826-XZK1+886 385.23 839.56 反坡合计81808.56 178114.48
米仓山隧道设计预测正常涌水量为81808.56m3/d，雨季最大涌水量约为178114.48m3/d（其中反坡排水：考虑左线斜井839.56m3/d）。

为了避免预计可能遇到较大的涌水或突水，确保施工安全，本方案排水设计按照雨季最大涌水量进行设计。

四、排水方案
隧道防排水遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，达到排水畅通、防水可靠、经济合理、不留后患的目的。

施工排水进口及斜井反坡施工段采用固定泵站和移动泵站相结合的机械接力式排水；正洞顺坡施工段采用两侧设临时水沟自排。

1、斜井工区
①斜井井口距设计XZK1+886高差155.617m，斜井洞身范围内每隔100m 设置一处消能池；第一个消能池距离斜井洞口100m，然后依次布置。

结合《两阶段施工图设计》第二册、第三分册S5-5-9-1~10消能池设置临时集水池。

固定泵站利用消能池每200~400m设一处，每处泵站设固定污水泵2台（1台使用，1台备用）。

排水方式：斜井掌子面附近设箱式移动水仓（结构尺寸宽2m×长3m×高1.5m，容量9m3），将掌子面的水抽排至箱式移动水仓内，再将箱式移动水仓内的水抽排至将水抽排至临近泵站水仓，最后通过固定泵站逐级将污水抽排至洞外污水处理池。

2、正洞工区：隧道正洞工区为顺坡施工段，隧道出水和施工废水经隧道两侧排水沟直接引排至洞外污水处理池。

排至洞外污水处理池的水，必须经沉淀、过滤处理，达标后排放。

隧道正洞、斜井洞口分别设置3级以上污水处理池，以满足污水排放要求，处理池分别为1级沉淀处理池、2级过滤处理池和3～5级净化处理
池。

沉淀池主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，属于2级处理的预处理。

沉淀池容积根据洞内污水排放量确定，沉淀池不小于160m 3，2级过滤处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质，去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准，对于洞内排放的污水油质杂物一并处理，过滤池体积不小于50m 3，3～5级净化处理，进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。

主要采用活性炭吸附法，在池内铺设活性木炭用于吸附水中的有机物等，净化池体积不小于50m 3。

（如有设计按设计施工） 五、排水系统配置 1、排水管路水泵选型
1.1水泵及管路选型见表1、表2。

表1 水泵及管路选择表
项目 计算公式
说明
泵的排水能力（流量）
q M
C Q =(m 3/h)
C —涌水不均匀系数，取1.3～1.5； M —水泵的时间利用系数，0.6～0.65； q —涌水量(m 3/h)。

水泵的扬程
H=(L 1+L 2)sin α(1+K) (m)
L 1—排水管长度(m)；
L 2—吸水管长度(m)；
K —管路阻力换算扬程系数，见表2； α—排水管路的倾角。

水泵的轴功率
η
γ⨯⨯=
1023600QH N (kW)
γ—水的容重，1.0～1.1(t/m 3)；
η—水泵效率，0.50～0.60。

排水管直径
πν36004d Q =
(m)
ν
Q
88
.1 =(cm)
ν—水在排水管内的平均速度1.5～2.2m/s
吸水管直径 251+=d d (mm)
吸水管最大长度
a
H L s s sin 5
.0+=
(m) Hs —水泵允许吸上真空高度(m) 0.5—莲蓬头上面的水位高度(m)
表2 管路阻力换算扬程系数K
实际扬程(m)
管路直径（mm ）
200以下
250～300 350以上
K （%）
10 30～50 20～40 10～20 10～30 20～40 15～30 5～15 30以上
10～30
10～20
3～10 1.2水泵及管路参数计算
1.2.1左线斜井工区（设计反坡施工段,单洞施工）
水文情况：XZK0+826-XZK1+886段预测涌水量q=839.56m 3/d ，
水泵排水能力计算：)/(3524839.56
3h m q ==
)/(87.5356
.05
.1M 3h m q C Q =⨯=
= 水泵排水能力按70%储备排水能力：)/(109.48.087.5
3h m Q == 排水管直径计算：)(165
.14.10988.188
.1cm v Q d =⨯== (1根Φ200钢管) 水泵扬程计算：i a 1tan -=（取i=14.53%，i 为隧道纵坡）
利用间距200m 高差为29.06m ，故K 取0.3
)
(4.37)3.01())1453.0(sin(tan )0200()
1(sin )(121m K a L L H =+⨯⨯+=++=-
水泵功率计算：)(6.186
.010*********
4.37109.41023600KW QH N =⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=
ηγ
综合考虑选用200S （h ）-42A 型污水泵（流量198m 3/h ，扬程43m ，功率37kw ），斜井共5级泵站，泵站配备泵1台，能够满足排水要求。

1.2.2斜井工区（设计反坡施工段,双洞施工）
水文情况：XZK0+826-XZK1+886段预测涌水量q=839.56/2=419.78m 3/d ，
水泵排水能力计算：)/(17.524419.78
3h m q ==
)/(43.717.56
.05
.1M 3h m q C Q =⨯=
= 水泵排水能力按70%储备排水能力：)/(54.78.043.7
3h m Q == 排水管直径计算：)(11.355
.154.788.188
.1cm v Q d =⨯== (1根Φ150钢管) 水泵扬程计算：i a 1tan -=（取i=15.05%，i 为隧道纵坡）
利用间距200m 高差为30.1m ，故K 取0.3
)
(8.73)3.01())5051.0(sin(tan )0200()
1(sin )(1
21m K a L L H =+⨯⨯+=++=-
水泵功率计算：)(7.7.75
010*********
8.7354.71023600KW QH N =⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=
ηγ
综合考虑选用150S （h ）-25A 型污水泵（流量144m 3/h ，扬程40m ，功率30kw ），斜井共5级泵站，泵站配备泵1台，能够满足排水要求，建议此方案。

1.2.3左线斜井工区（考虑辅助正洞施工，反坡施工段,双洞施工）
水文情况：XZK0+000-XZK0+826段预测涌水量q=61309.94/2=30654.97m 3/d ，
水泵排水能力计算：)/(1277.32430654.97
3h m q ==
)/(3193.231277.36
.05.1M 3
h m q C Q =⨯=
= 水泵排水能力按70%储备排水能力：)/(3991.58
.03193.23
3h m Q ==
排水管直径计算：)(975
.13991.588.188
.1cm v Q d =⨯== (3根Φ350钢管) 水泵扬程计算：i a 1tan -=（取i=15.05%，i 为隧道纵坡）
利用间距400m 高差为60.2m ，故K 取0.1
)
(65.5)1.01())5051.0(sin(tan )0400()
1(sin )(1
21m K a L L H =+⨯⨯+=++=-
水泵功率计算：)(847.64
8.010*********
65.53991.51023600KW QH N =⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=
ηγ
综合考虑选用350S （h ）-125B 型污水泵（流量1170m 3/h ，扬程65m ，功率280kw ），共5级泵站，每个泵站配备泵3台，勉强满足排水要求，安全考虑，总排水功率需25428KW ，排水成本太高，不建议。

1.3水泵及管路选型结果
根据米仓山隧道设计水文地质特征以及隧道涌水量、现场施工污水量大小，排水管采用φ150mm 钢管，采用岩壁钻眼预埋短钢筋头，钢筋头纵向间距为10m 。

排水管前期安装2道，预留1道位置，以便发生突水后及时抽排水。

若有大量涌水，出现险情，将高压风管改装成排水管排水。

2、水仓设计
根据设计涌水量，采用水仓容量：9m 3。

六、排水管路及水泵的安装、起动、停止、运转要求
⑴泵应安装在砼底座上，底座应清洁无油污；螺栓必须拧紧无松动，安装好后泵应水平；泵的联轴器之间应保持一定间隙（一般为2mm ），两联轴器与电机轴中心线应保持一致。

排出管路如装逆止阀应装在闸阀外面。

⑵泵的安装高度，管路的长度、直径、流速应符合实际条件，力求减少不必要的损失。

⑶泵的管路应有固定支架，不允许管路自重加在泵上，避免把泵压坏。

⑷泵的起动:①在机泵连结前确定电动机的旋转方向是否正确，泵的转动是否灵活。

②关闭吐出管路上的闸阀。

③向泵内灌满水或用真空泵引水。

④接通电源。

当泵达到正常转速后，再逐渐打开吐出管路上的闸阀，并调节到所需要的工况。

在突出管上的闸阀关闭的情况下，泵连续工作的时间不能超过3分钟。

⑸泵的停止：①逐渐关闭吐出管路上的闸阀，切断电源。

②如环境温度低于0℃，应将泵内水放出，以免冻裂。

③如长期停止使用，应将泵拆卸清洗上油，包装保管。

⑹泵的运转：①在开车及运转过程中，必须注意观察仪表读数，轴承发热，填料漏水和发热及泵的振动和杂音等是否正常，如果发现异常情况，应及时处理。

②轴承温度最高不大于80℃，轴承温度不得比周围温度超过40℃。

③填料正常，漏水应该是少量均匀的。

④轴承油位应保持在正常位置上，不能过高或过低，过低时应及时补充润滑油。

⑤如密封环与叶轮配合部位的间隙磨损过大应更换新的密封环。

⑺泵的装配与拆卸必须严格按照其说明书进行。

七、泵的故障原因及其解决方法
故障原因解决方法
1.水泵不吸水，压力表及真空表的指针在剧烈摆动。

注入水泵的水不够，水管或仪表漏
水。

再往水泵内注入或拧紧堵塞漏
气处
2.水泵不吸水，真空表表示高度真空。

底阀没有打开，或已淤塞，吸水管
阻力太大，吸水管高度太大。

校正或更换底阀，清洗或更换
吸水管，减低吸水高度。

3.看压力表水泵出水处是有压力，然而水管仍不出水。

出水管阻力太大，旋转方向不对，
叶轮淤塞。

检查或缩短水管及检查电机。

取下水管接头，清洗叶轮。

4.流量低于预计水泵淤塞，口环磨损过多。

清洗水泵及管子，更换口环。

5.水泵耗费的功率过大。

填料函压的太紧了，填料函发热，
因磨损叶轮坏了，水泵供水量增加。

拧紧填料函，或将填料取出来
打方一些，更换叶轮，增加出
水管阻力，来降低流量。

6.水泵内部声音反常，水泵不上水。

流量太大，吸水管内阻力过大，吸
水高度过大，在吸水处有空气深入，
所输送的液体温度过高。

增加出水管内的阻力以减低流
量，检查泵吸入管内阻力，检
查底阀，减小吸水高度，拧紧
堵塞漏气处，降低液体的温度。

7.轴承过热没有油，水泵轴与电机轴不在一条
中心线上。

注油，把轴中心对准。

8.水泵振动泵轴与电机轴不在一条中心线上或
泵轴斜了。

把水泵和电机的轴中心线对
准。

八、安全保证措施
1、在泵站水仓旁挂设警示标志。

2、水泵由经过培训的专人负责，并由电工配合定期检查水泵运转及供电线路情况，发现问题及时上报处理。

3、所有使用、备用各自配置独立的管路（包括移动泵站），突发性涌水发生时，值班人员立即启动所有水泵应急抽水。