富水隧道排水施工技术

富水隧道排水施工技术
发表时间：2017-11-24T11:16:17.253Z 来源：《防护工程》2017年第17期作者：孔德朝
[导读] 近年来，高速铁路、公路隧道施工越来越多。

中铁十局集团西北工程有限公司陕西西安
摘要：在软弱围岩富水隧道施工中，突泥涌水是比较常见的地质灾害，同时其也会在很大程度上影响到了隧道的施工以及正常运行运营。

在目前阶段隧道防排水处理技术成为了目前人们关注的重点问题，一直以来受到了人们关注的重点，在施工过程中应该应用综合分析的形式，做好富水隧道的排水施工技术，不断提升工程的的质量。

关键词：富水隧道；排水；施工技术
引言
近年来，高速铁路、公路隧道施工越来越多。

隧道施工中遇见地下水发育地段，会严重影响隧道的施工。

大量实践表明，水会降低围岩的力学性能，使隧道周壁围岩自承能力降低，进而失稳，产生隧道初期支护变形、坍塌等现象。

本文以红豆山隧道左线成功穿越富水段施工为例，介绍现场采取的排水控制措施。

1、工程概况
红豆山隧道起讫里程DK114+497～DK125+113，全长10616m，隧道位于云南省临沧市凤庆县及云县境内，隧道最大埋深1020m，最小埋深14m。

隧道内设置“人”字坡，依次为6‰（2203m长）、18‰（1400m长）、21‰（4700m长）、11‰（1500m长）的上坡，其后为1‰（813m长）的下坡。

红豆山隧道2#斜井工区施工正线3.445km，斜井1.657km，平导0.99km。

2#斜井与正洞交于DK122+000左侧，为无轨运输双车道斜井，轴线与线路前进方向夹角约90°。

斜井洞口与隧道正洞高差为150.7m，从洞底到洞口每隔250m设置一处长度为30m、坡度为0.3%的缓坡段，其余地段坡度为10.3%，斜井综合坡度9.1%。

DK121+010～DK122+000左侧30m处设置一座长990m无轨运输单车道平导。

斜井工区DK119+660～DK122+000段为反坡排水，坡度21‰；DK122+000～DK123+105段为顺坡排水，坡度11～21‰；平导段与正洞高差为＋9cm，反坡排水，坡度为21‰，平导段排水经过横通道水沟排入正洞，由正洞排出洞外。

红豆山2#斜井正洞施工段最大涌水量19000m3/d，2号斜井正常涌水量为3610m3/d，最大涌水量约为7220m3/d。

2、红豆山隧道水文地质分析
2.1、地表水
沿线途径区域属澜沧江水系，主要发育澜沧江支流落仙河及其次级支流天生桥河，二级支流茂兰河及上游常年流水支沟，流量受季节控制明显，雨季水量较大，旱季相对较小，受大气降雨及地下水补给，向澜沧江排泄，隧道洞身无水库分布，澜沧江上中游河道穿行在横断山脉间，河流深切，形成两岸高山对峙，坡陡险峻，下游沿河多河谷平坝。

地表水对混凝土结构无侵蚀性。

2.2、地下水
地下水的赋存与分布主要受地质构造、地形地貌、岩性及气候等因素的控制，隧道区域水文地质条件复杂，地下水类型多主要有松散岩类孔隙水、基岩裂隙水、断层裂隙水。

2.3、涌水量
红豆山2#斜井正洞施工段最大涌水量19000m3/d，2号斜井正常涌水量为3610m3/d，最大涌水量约为7220m3/d。

3、红豆山隧道排水施工技术分析
3.1、水泵布置
由于红豆山隧道斜井设计为10%的下坡施工，斜井涌水只能通过高扬尘水泵、布置水管逐级抽排而出。

同时，斜井的抽排水组织是减少斜井施工干扰、提升斜井施工进度的关键因素。

根据工程的具体情况，设计采用反坡机械进行排水。

实际施工时，只需要设置泵站抽水。

在工程施工过程中，掌子面会临时布置集水坑，然后使用水泵将隧洞中的水抽排到泵站中，然后抽到洞口进行净化处理后排放出去。

目前，该地区每天的涌水量为3610m3/d，因此需要在该段布置一个临时泵站，泵站和洞口之间的距离保持在420m，使用抽水泵将其抽排到洞外。

排水管分别选用一根Φ108管道和一根Φ150管道，泵站之间的高度差为420×10%＝42m。

设计泵站每小时的最低排水量为
1200÷24＝50m3，考虑高原因素乘以1.2系数。

那么在泵站不是水泵的排水量要求大于50*1.2＝60m3/h，扬程不小于42m。

选用7.5k W，排水量20m3/h，扬程50m污水泵2台；11k W，排水量35m3/h，扬程50m污水泵1台，满足排水需要。

由于水泵为易损件，因此按照一用一备一修的原则进行布置，此外还布置了小型潜水泵用来进行小范围的抽水。

本工程在选择水泵时，主要对比了潜水泵和多离心泵两种类型，具体分析如下：（1）潜水泵。

潜水泵价格超过10万/台，根据计算，管路损失扬程为34m，垂直落差为110m，选型按照110＋34＝144m，根据选型手册，水泵选型为170m，流量为300m3/h，功率220k W，长度6m。

根据现场实际运行情况，潜水泵体积过长，清淤不方便；（2）多级离心泵型号：D280-43*4，流量280立方/时，扬程172m，功率200k W（平原功率），外观尺寸为长3m*宽1m*高925mm，重量约1.3t。

多级离心泵低于8万元/台，具有维护方便、方便检修等特点。

综合对比后，水泵选择为多级离心泵，密封采用机械密封（普通多级水泵采用盘根密封，使用中需要人为根据间隙大小及时压紧盘根），功率按照平原200k W配备相应的高原电机。

为了尽可能降低涌水对斜井掌子面造成的影响，在施工过程中采用多设积水坑的方式进行布置，掌子面每隔15m布置一个小型的集水坑，每间隔50m布置一个中型的积水坑，每间隔200m布置一个大型的积水坑。

为了降低斜井施工期间抽水的工作量，降低运营工程中衬砌渗水风险，需要在不对斜井掘进施工产生影响的基础上，使用全环径向注浆的方法进行堵水处理。

3.2、排水管路布置
现场排水泵站设在已浇筑的二衬处，靠近仰拱位置，隧道同侧位设置一处 2个 6m×3m×3m 的钢水箱串联作为排水泵站，工作管路的排水能力应满足预期可能出现的最大涌水量，排水泵站与隧道洞外三级沉淀池之间布置两排φ200mm固定排水管，备用管路的排水能力应不小于工作管路。

其他临时泵站排水管路使用φ 50mm消防软管与钢管管路连接，根据实际情况灵活布置。

各级管路应连接牢固，以防漏水，考虑到自重和水压力，工作管路均使用无缝钢管，每节钢管下设置基座，焊接牢固。

各级管理上均应设置减压阀，以防水锤现象致使电泵
烧坏。

3.3、突泥、涌水处理
在施工过程中，遇到软弱破碎、地下水发育的地段时，需要进行超前地质探测预报，并做好超前支护工作，及时将泄水孔打设好，探测前方围岩的基本情况，将钻探到的地质情况及时向项目领导反馈，对出现涌泥和突水的概率进行分析。

如果出现突泥涌水的可能性比较大，则需要立即向驻地办和总监办、业主、设计院上报。

要求设计院设计防止突泥涌水发生的施工方案。

在出现突泥、涌水事故后，要立即启用工区制定的突泥涌水应急预案，并结合流量的大小确定出具体的引排水方案，及时将洞内的积水排出，保证后续处理工作可以及时开展。

3.4、排水供电
为确保洞内排水工作正常，不因电路问题导致抽排工作的间断，应采用专用供电线路。

由于水泵功率较大，新用电源电压为380V，所以泵站用电引入380V稳定电源，且配置满足要求的发电机作为备用电源。

3.8、洞外排水
洞门外应做好排水措施，保证排水通畅。

为防止雨季洞外地表水回灌入隧道内，应设置横沟截流地表水，加盖板保证行车和排水互不影响，同时从隧道内抽出的污水排入排水系统。

3.9、污水处理
洞内施工排放的污水须经沉淀、隔油、气浮处理。

处理后的水尽量用于喷洒道路，排放的水一定要经检验达标后才预排入河沟。

沉淀池内淤泥用吸泥泵抽出后集中晾干，而后装运至弃碴场内统一堆弃。

3.10、安装二衬止水带
二衬施工缝止水一般设计为背贴式橡胶止水带 + 中埋式橡胶止水带，止水带安装在钢筋绑扎完成后、衬砌台车封端时同步进行。

常采用 6 或 8U 形钢筋卡定位，U 形卡间距 50 ～ 80cm，也可采用定型端头钢模进行定位。

3.11、侧沟施工
隧道内双侧设置水沟电缆槽。

电缆及通信沟槽净宽一般为 300 ～ 350mm，净深一般为 300mm; 水沟净宽一般为 300mm，净深一般为900 ～ 1 000mm。

相关资料显示，侧沟底标高与道床底面( 填充面) 基本平齐或略有抬高，存在水沟电缆槽根部渗漏危害。

在仰拱填充施工时，将侧沟范围内混凝土面标高降低 10 ～ 15cm，可有效消除这一缺陷，减少侧沟底部出现渗水现象。

3.12、防排水效果检验与整修
隧道防排水施工完成至试运行阶段为防排水效果验证期，应定期观察混凝土面是否有渗水、漏水现象，对于检查、排查出的问题及时整修。

4、结语
综上所述，为了保证隧道排水工程的使用性能及高速公路的运营质量，需对地下水类型和涌水量进行准确评估，综合考虑隧道工程所处的地质、水文、气候等环境，对隧道排水系统施工中常见的问题进行明确，全面控制隧道工程排水施工质量，提高地下水排出效率，保障隧道工程稳定。

参考文献
[1]霍永强. 南平隧道斜井反坡排水设计与施工[J]. 价值工程,2016,06:94-96.
[2]张鹏. 公路隧道防排水工程施工技术[J]. 科技与创新,2016,13:145+147.
[3]谷崇建. 铁路隧道涌水反坡排水的施工技术[J]. 建设科技,2016,16:155-156.
[4]王俊和. 青云山特长隧道涌水段反坡排水技术[J]. 西部探矿工程,2016,08:206-208.。