排水论文.doc

目 录临海、深埋、陡下坡隧洞施工排水摘要。1一、国内外水平及发展趋势。1二、本工程特点。1三、施工排水设计理念。2四、施工排水的改进。 24.1既有现状。24.2根据出现特大涌水事件我部采取了如下相关措施。54.2.1对各施工通道进行流量测定 54.2.2对现场机械和管道进行增容 54.2.3电源方面改进 6五、排水的环保处理及循环利用。 65.1安全环保的必要性65.2排污水多级沉降、去於、消解 6 5.3环保运用一 75.4环保运用二 7临海、深埋、陡下坡隧洞施工排水中铁二局二公司周波摘要：BP珠海LPG二期扩建工程是英国BP石油公司在广东省珠海市高栏岛为存储液化石油气(Liquefied Petroleum Gas)而设置的地下储库工程，该工程毗邻大海，地下裂隙水极为丰富(日均5000m3/d左右，若突遇特大涌水时可达6000m3/d以上)，且具有洞室结构复杂，深埋、纵坡坡度大、洞室之间多处以小半径连接而曲折迂回的特点，给洞室排水造成相当大的困难，在施工中必须妥善合理配置抽排水机械和管道并合理利用洞室自身特点以及将抽排水灵活应用于施工中达到“节能增效”的目的，再结合电磁探水技术预先对富含地下裂隙水地段进行测定，解决好施工中超前注浆止水作业，使抽排水机械随时具有充足富余量以满足各个施工最为不利阶段涌水。关键词：临海 深埋 陡下坡 排水一、 国内外水平及发展趋势国内施工的长大隧洞在大涌水的条件下，排水取得了长足进展，但在错综复杂的地下洞室排水方面经验相对较少。BP珠海LPG二期扩建项目地下储气库工程开挖量达45.22万m3，洞口与大海相距不到30m，洞室最大埋深在海平面以下182m；连续1600m 12.25%陡下坡，最大排水高差达186m。如此临海、深埋、陡坡排水除在国内已建成的汕头和宁波类似地下储气库工程中均无此记录。为了确保合同工期的要求，该工程施工除采取科学合理的方案外，还必须加大设备投入、确保洞内渗水顺利排出，这就给管理和现场组织提出了相当高的要求，既要确保工期，同时工程项目不能出现亏损，要求实现盈利，因此必须加大这方面的管理力度和投入较多的精力去研究现场组织施工。二、本工程特点BP珠海LPG二期扩建项目地下储气库工程为单口进洞，连续陡下坡、曲线分布多，最小曲线半径仅30m，洞室结构复杂，同时施工工作面多，最长独头排水距离达1.8km，洞室富含地下裂隙水，在开挖钻进过程中经常突遇裂隙水带形成特大涌水现象。由整体洞室结构布置图，该工程主要分为长705主通道、丙烷、丁烷三大部分：而丙烷部份包括丙烷施工通道、主洞室、丙烷水幕廊道；丁烷部份包括丁烷施工通道、主洞室、丁烷水幕廊道。要解决临海、深埋、陡下坡的排水问题，关键要注重满足各大集水坑的排水机械及它们之间最大涌水量时的富足管道量的确定。这就平时要做好以下工作：1、 充分利用甲方地质水文资料以及地表水文观察孔数据；2、 总抽排水量以及各洞室涌水量的测试。3、 排水管材料、管径大小的选择。4、 施工中期电磁探水技术的运用，对未开挖围岩地下裂隙水预报资料的利用；5、 抽排水循环回收利用达到“节能增效”的目的及做好海岛环境保护工作。使我国复杂隧洞施工排水技术与国际接轨具有重要意义。三、施工排水设计理念丙烷丁烷R30整体洞室排水系统结构总图 图1根据整体洞室排水系统结构总图设计，我工程部经研究分析整体洞室实际排水情况，从而提出排水设计意图：丙烷施工通道一直为12.25下坡，连续坡度长为1600余米，作为机械抽排水的重点主攻方向；丁烷、丙烷水幕廊道以及丁烷施工通道为陡上坡和微上坡组合，可利用其重力作用自然排水到丙烷施工通道，可使排水机械、管道大为减少；在丁烷主洞室的排水只有BAT STA3+73+557.5段重点投入机械抽排水；丙烷主洞室的排水可主要汇集于PAT STA5+50大集水坑。其后我部抽排水一直以此为指导思路，直至工程完工整体洞室排水系统结构总图即图1所示。整体洞室排水除地下丰富裂隙水需排出外，还包括有施工用水和水幕供水。四、施工排水的改进4.1既有现状虽然施工初期抽排水整体规划具备，并有相应施工方案的提出，但施工中抽排水上遭遇的种种困难却是多方面的，如丙烷、丁烷施工通道施工时的突发性涌水、丁烷水幕廊道水平钻孔施工时突发性涌水、以及广东地区用电紧张或维修高压线路引发洞室内停电或抽水机械管道猛然损坏往往导致机械无法抽排水而形成大面积汇水，常常集中于丙烷施工通道掌子面等等对施工造成极大被动局面。如下图2、3 丙烷PAT STA1+60.5特大涌水 图2 施工前超前探孔 图3由于2004年10月31日，丙烷施工通道齐头开挖至PAT STA1+60.5时，拱顶中部两侧、左边墙下部、右侧拱脚处均有大量涌水点，经测定仅掌子面涌水量达1000L/Min(60m3/h)，再汇集各施工面部份涌水，丙烷施工通道从2004年10月31日22：00至2004年11月1日早晨8：00时，虽然在不停抽排水，最终丙烷施工通道齐头坑道仍集水长35米，宽8m，齐头最深处为4.5米，水量富余600m3以上不能抽出的状况(如图2)。我部迅速成立项目攻关小组，面对问题进行了如下分析并采取相应防护措施：1、 立即着手考查各施工巷道每天出水量大小和我部总抽排水抽水能力，配置足够排水机械和管道。2、 针对广东地区易停电特点，配置足够柴油发电机以供排水通风，重点防范丙烷齐头掌子面被淹没。3、 设置专人随时监控记录每天出水量大小。经现场考查：当时我部抽排水线路设置三个集水坑分别在CAT STA+498、CAT STA+702、PAT STA0+70处，此时开挖进度掌子面里程分别为：丙烷施工通道PAT STA1+60.5；丁烷施工通道BAT STA0+80；丁烷水幕廊道BWCT STA2+98；丁烷施工通道和丁烷水幕廊道水全部汇集到丙烷施工通道，再从丙烷掌子面开始四级接力抽排水方式，施工排水管道共三趟，其最终实际排水能力经洞外汇水池三角堰流量测定为每天130 m3/h24h=3120m3，排水能力远小于当时每天最大出水量4000m3以上，从而使得施工中经常存在突遇特大涌水时掌子面积水不断，仅抽排水耗去大量时间，使丙烷施工通道进度大大滞后。这正说明我部初期的排水机械设施及管道配置不足，且未及时对抽排水量和管道富余度监测信息工作的完善，对现场排水能力估计不足造成施工的被动局面，也正是我们起动成立攻关研究课题之一。由于开挖还将继续纵深，前面围岩开挖后水文情况的不清楚，抽水设施必须立即配置充裕的富余量否则排水将面临更大压力，合同工期的兑现难以确保。所以现目前我部既有排水机械和管道必须整改增容，配置至投标中承诺的6000m3/d(250 m3/h)的容量是当时当务之急。经安装三角堰流量测量部份数据 表1 洞口早期集水坑 图4 洞口增容并设置三角堰集水坑 图54.2根据出现特大涌水事件我部采取了如下相关措施：4.2.1对各施工通道进行流量测定(图6)：当时各处施工点出水量经三角堰流量测量平均主通道约30.0 m3/h；丁烷水幕廊道约20.0 m3/h；丁烷施工通道约50.0m3/h；丙烷施工通道约60.0m3/h。丁烷水幕廊道按上坡13%施工，丁烷施工通道按上坡1%施工，该两处施工点排水利用自身坡度汇集至CAT STA+702、CAT STA+780(丙烷PAT STA0+70)处的集水坑中。即是说洞室所有水流均汇集至丙烷施工通道部分集水坑或齐头掌子面处，再集中用机械排水到洞室外，也是我部既定的排水主要意图。4.2.2对现场机械和管道进行增容：根据现场水文监测，目前丙烷施工通道各集水坑间配置必须达到排水能力每天最大排水量6000m3，即6000 m3/24 h =250m3/h，现在每一个集水坑至上一集水坑设置间隔为200m左右，高差约H=20012.25%=24.5m进行接力抽水，管路总排水能力必须增容至250m3/h，排水管道共布置6趟管路：4趟100，2趟80；其中1趟管道作为预留排水管路。每个集水坑设置抽排水机械配置如下表：表2集水坑位置型号电机功率流量扬程数量备注用于CAT STA5+00处100ZW80-80自吸无堵排污泵45kw80m3/h80m3台修复两台100ZW80-80增加一台100QW100-35100QW100-3518.5 kw30m3/h30m1台WQY20-40-5.55.5 kw20m3/h40m1台用于CAT STA+702处100QW100-3518.5 kw30m3/h30m2台增加一台100QW100-35WQY20-40-5.55.5 kw20m3/h40m2台用于PAT STA0+70处100QW100-3518.5 kw100m3/h30m1台增加一台100QW100-35ZW6525305.5kw25 m3/h30m3台ZW6535303.5kw35 m3/h30m1台用于丙烷掌子面处WQY20-40-5.55.5kw25 m3/h40m4台用于各临时集水井处WQ50-20-40-7.57.5kw20 m3/h40m10台 随着开挖进度的纵深，设置在PAT STA2+00、PAT STA4+00、PAT STA5+50、丙烷CG01各大集水坑均按三台100ZW80-80(45Kw)、二台100QW100-35(18.5 Kw)配置进行设置，并设置专门看护、维修、保养排水机械人员 (图7 PAT STA5+50大型集水坑) 。4.2.3电源方面改进：将原一期工程用S11-315/10变压器及时恢复使用，作为前700m抽排水专用电源；中后期施工再在PAT STA4+30处开挖一洞室用于安装500KVA变压器为各排水机械供电；并为防止珠海港火电厂检修线路或用电紧张时的紧急停电，我部在PAT STA5+50、丙烷CG01集水坑处布置了两台200KW柴油发电机组。 三角堰 图6 大型集水坑机械人员配置 图7由于公司领导的重视，专门为我部引进超前电磁探水技术应用于施工生产中，大大方便了我部掌握前方待开挖围岩较为详细水文勘探的状况，并配合超前注浆止水工艺的灵活运用，有效减少了整体洞室涌水量，对保持地下液化气储库有地下水位平衡具有极其重要的意义，使得整个洞室施工排水最高时仅在5000 m3/d左右，远少于投标时英国BP公司可接受的6000 m3/d涌水量。五、排水的环保处理及循环利用5.1安全环保的必要性由于珠海高栏岛为石化专区，属高危地带，且四面临海，广东省政府、珠海市政府、相应各国际大型石化公司对该地区安全、环保高度重视，作为一支中铁二局到该岛的参建单位，我们更应具有高度的责任感和使命感，本着我公司一体化方针中“全员环保、节能降耗、强化污染预防”，在施工中严格遵照执行。我部对污水的环保安全排放严格按照“多级沉降、去於、消解、循环利用，节能降耗”的综合治理方针进行。5.2排污水多级沉降、去於、消解，如图1排水系统结构总图，在排出污水到洞口沉淀池经三角堰逐级进入一级沉降池，二级沉降池、三级沉降池对污水进行沉淀，并定期对各沉淀池进行清於，将於泥用出碴车背至弃碴场进行掩埋。对排出污水定期投放入漂白粉，每一季度定期对污水进行矿物离子、微生物送样检测。5.3环保运用一：由于施工前期我部开挖主要采用珠海市自来水厂自来水作为开挖高压水，进入丁烷和丙烷施工通道的开挖后用水量约5万方左右，每方单价2.0元。直接每月仅水费就达10万元。而且尚需把水排出洞外，使得排水机械工作负荷增大，电费也要相应增加。针对这种现象，我工程部根据多级处理后污水检测分析报告出发，大胆设计出污水再多次净化处理后 “循环利用，节能降耗”的方案，并付诸实施。具体实施情况如图8N排污水多次净化处理的循环利用 图8该循环工程经2005年5月投入实施，除去生活用水、丁烷水幕廊道水平钻孔供水(23m3/h)采用自来水外，当月自来水节约3万多方，