隧道施工排水工艺工法

施工排水工艺工法

QB/ZTYJGYGF-SD-0312-2011

第五工程有限公司董亮

1前言

1.1概况

地下水丰富的隧道施工排水已经成为隧道施工的一项重要内容。隧道排水方式分为顺坡排水和反坡排水两种,顺坡排水主要是通过洞内设置的临时排水沟排水；反坡排水主要是通过水仓、泵站、管路组成的排水系统将隧道内的地下水排出隧道外，本工法对反坡排水进行总结。

1.2工艺原理

隧道内按照一定间距集中设置水仓，分段汇集隧道内的地下水，在水仓处设置水泵，逐级、接力提升至洞外污水沉淀池。

1.3排水方案设计

排水方案设计中主要包括：

1.3.1抽排水设备配套

根据隧道坡长、坡度、最大涌水量等参数确定水泵的型号、数量以及供电系统（包括备用发电机）容量，遵循经济、合理、有效并有一定的安全保证系数。

1.3.2管路布置

根据隧道排水设计布设管路，确保管路易更换、易维修、易加固等。

2工艺特点

2.1可根据隧道内渗涌水量调整各水仓水泵的数量和污水管道趟数。

2.3排水系统简单可靠，适应能力强。

3适用范围

长大隧道反坡、斜井施工排水。

4主要引用标准

《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》，《高速与客运专线铁路施工工艺手册》，《铁路工程施工技术手册》，《工业与民用配电设计手册》，《铁路隧道防排水施工技术指南》。5施工方法

隧道排水施工主要是根据隧道长度和坡率，并根据隧道内的渗涌水量大小合理布设水

仓，选择最合适的水泵，确定水泵台数和污水管趟数。通过分级接力式抽排水的方法将隧道内的渗涌水抽出隧道外。 6工艺流程及技术要点 6.1施工工艺流程

工艺流程见图1。

图1 施工工艺流程图

6.2操作要点

6.2.1隧道内排水距离和相关参数的确定

根据施工任务确定排水长度，并根据隧道设计图纸中的相关信息确定预测最大涌水量和累计最大涌水量。

6.2.2理论计算确定排水设备

根据隧道抽排水距离和要求排水量，选择扬程和抽水量满足实际要求的水泵，并根据隧道最大涌水量和累计涌水量确定水泵的水量、污水管道趟数。

h P L ⨯= k q Q ⨯= ()i l q T ⨯÷÷⨯

=π02

确定隧道长度、坡度、最大涌水量等参数

根据相关参数确定水泵型号、数量和水仓大

根据各水仓内水泵最大的用电量确定变压器大

按照施工方案布置水仓内水泵、污水管道并做好电力配置

进行现场实际布设安装及排水试验

正式投入使用

满足要求

L=水泵扬程 Q=水泵流量 T=污水管直径 P=泵站之间的坡度 h=泵站之间的水平距离 q=隧道每小时最大出水量

k=水泵最大功率系数（根据现场实际运行发现，水泵在长时间运转后最大功率只能达到设计功率的75%左右），最大排水量考虑一定的安全保证系数。 q 0=水泵最大有效流量 l=泵站之间污水管最大长度

i=系数（根据污水管的摩擦系数定） π=圆周率

因为水泵的扬程和流量成反比，水泵的扬程和管径成正比，因此在水泵选型时要充分考虑水泵扬程、流量和管径的关系。均衡三者之间的关系，从而选择适合的水泵和污水管。

6.2.3电力设备的确定

由于隧道内各水仓水泵的设置时按照隧道内最大涌水量和最大累计涌水量确定的，因此各水仓水泵在某些时候必须满负荷工作，所以应根据各水仓水泵的功率确定合理、经济的变压器。

为了确保隧道在任何情况下排水系统可靠，因此要配备足额的发电机。

φcos )(321÷++⨯=∑p p n p P 总

P 总=发电机总功率

p 1=水仓中单台大型水泵功率 ∑p 2=小型水泵总功率 p 3=正常照明功率 n=所需大型水泵台数

cos φ=发电机功率因数，cos φ=0.8 6.2.4现场排水试验 1试验过程：

1）在试验前要确定水泵运转正常。水仓的最大储水量根据开挖后的实际体积进行取值；

根据单趟排水管单泵进行试验。

2）试验方法：在水仓中放满水（达到最大储水量）。然后开一台抽水机进行抽水同时对水位下降情况进行观测，应分多次对水位下降情况进行统计取平均值。根据水仓数量，对每个水仓都进行如上的试验。

3）试验时为了保证水泵连续工作能够满足现场要求，抽水试验必须在水泵连续工作3～4小时后进行。

6.2.5正式投入使用

在单趟排水管和单泵试验结束后，对单管单泵每小时抽水量进行理论计算，并根据隧道内布设的管路确定该排水系统每小时最大排水量。当该系统最大排水能力大于隧道内理论最大涌水量时，方可确定该排水系统可以投入使用。

7劳动力组织

隧道排水作业人员一天24小时连续作业，人员配备见表1（供参考）。

表1 人员配备表

序号作业组主要工作内容人数备注

1 水泵安装组水泵安装 5

2 污水管道安装组安装隧道内污水管道 6

3 维护班对水泵进行日常维护和修理 3 包括一名电工

4 协调组对各水仓的日常运转和人员进行协调 2

5 运输组运输人员和物资 2

合计18

8主要机具设备

排水施工中机械设备数量主要以抽水设备及安装设备为主，机械设备配备见表2。

表2 主要机械设备配置表（以高盖山隧道4#斜井为例）

序号设备名称规格型号数量用途

1 离心泵75kW 63台抽水设备

2 电焊机3台污水管管口法兰盘焊接

3 运输车2台污水管及水泵运输

4 交通车1台隧道出入人员交通工具

5 污水管200mm 若干污水排水管道，数量根据隧道长度和管道趟数确定

6 法兰盘φ200mm 若干污水管连接，数量根据隧道长度和管道趟数确定