龙厦淹井提高追排水施工速.ppt

淹井灾害追排水施工方案的研究与应用 中铁隧道集团一处有限公司龙厦铁路追排水施工QC小组二0一0年五月 一 工程概况二 小组简介三 选择课题四 设定课题目标五 提出方案 确定最佳方案六 问题的假想预测七 制定对策八 对策实施九 总体效果检查对比十 总结及巩固 汇报内容 象山隧道是新建龙岩至厦门铁路的重点控制性工程 隧道设计为单线双洞 左右线正线分别长15898米 占线路总长度的1 10 隧道设有辅助施工斜井5座 象山隧道为特长铁路隧道 其长度和难度在国内隧道建设史上均能名列前茅 隧道地质条件极其复杂 要克服煤层瓦斯 软岩变形 断层 岩爆 溶蚀地层 涌水等多种地质危害 被铁道部评定为极高风险隧道 其中 1 2 斜井间施工过程中揭示该段为灰岩地段 存在较大的溶腔和溶槽 溶腔充填物为粉细砂及黏土 局部含有中砂和卵砾石 存在较大岩溶突水地质灾害 中铁隧道集团一处有限公司承担隧道进口和1 2 3 斜井及对应正洞的施工任务 2009年12月23日 象山隧道1 斜井右线出口YDK24 158掌子面发生岩溶涌水地质灾害 灾害发生后我部迅速启动应急预案 将施工人员撤离至安全地带 未造成人员伤亡 涌水速度最高达7227m3 h 随后总体呈下降趋势 但由于洞内涌水受地表降雨补给明显 个别时段涌水量依然达3000 4000m3 h 本次灾情淹没象山隧道左右线各4100m 同时大量机械设备 材料被淹 造成1 斜井停工长达8个月 一 工程概况 由于本工程工期要求紧 无类似施工经验 急需研究 制定科学 可靠 适宜的方案并实施 已确保追排水快速 安全进行 邀请高级工程师翟学东担任本QC小组技术顾问 QC小组组长由项目总工程师担任 主要人员名单如下 二 小组简介 制表人 高战飞时间 2010 4 10 三 选择课题 淹井是矿山 隧道等井下施工企业的重大灾害事故 发生原因多数是由于水文地质情况不清或隧道 井巷与岩溶 富水断层 采空区布置不当 导致顶 底板与强含水层或积水区透水 如2005年9月25日中铁12局施工的祈岳山隧道 2006年1月21日中铁11局施工的马鹿箐隧道 2007年8月5日中铁十六局施工的野三关隧道 2008年7月21日中铁一局施工的云雾山隧道均因岩溶突水淹没隧道 地震 洪水等严重自然灾害也可能造成淹井事故 如2010年07月24日中交一航局施工的紫竹园隧道山洪灌入造成淹井 战争破坏 矿井排水能力不足 管理不善等也都可能引起淹井事故 淹井严重威胁井下作业人员生命及财产安全 以2010年3月28日发生的 王家岭 透水事故为例 153人被困井下 事故发生七天后 救援队伍迟迟下不了井 通风没有问题 安全措施完备 但排水慢却成了一道难以迈过的坎 象山隧道岩溶突水地质灾害发生后 涌水抽排成为恢复施工必须要面对的一个课题 本公司在此工程中无类似工程施工经验可以借鉴 项目部需要创建新型的追排水施工方案本次QC小组活动的课题为 淹井灾害追排水施工方案的研究与应用 一 问题的提出 二 课题确定 在淹井排水中 随水位下降而跟着移动的排水设备称为追排水设备 淹井排水一般称之为 追排水 四 设定课题目标 目标 目标值 目标的可行性论证 象山隧道岩溶突水地质灾害发生后洞内蓄水追排快速 安全进行 拟在4个月内完成DK20 003 DK24 158段左右线各4100m洞内蓄水46 5万m3及溃水口地下水动态补给 即平均每天向前推进约40m 抽排蓄水40000m3 抽排动态补给涌水72000m3 根据现有隧道作业空间 合理化配置抽水设备 另外通过对溃口处理 将动态水量补给控制在追排水能力的范围内 通过现场组织可以实现上述目标 在追排水开始之前 围绕课题 QC小组成员 通过讨论分析 一致认为目前动态涌水量达约为4000m3 h 在进行追排水施工前 必须采取措施将溃口动态补给水量减少 再通过合理的追排水方案进行施工 并提出三种排水方案进行讨论 分别为直接排水 多段排水 混合排水 三种方案分析选定见附表5 1 详见下页 通过比较分析 直接排水方案评为最佳方案 五 提出方案确定最佳方案 方案的提出 方案的必选 最佳方案确定 最佳方案出来了 制表人 郭泉复核 刘龙卫时间 2010 2 1 六 问题假想原因预测 1 追排水设备排水能力不足 2 溃口涌水量过大 3 电力供应不足 4 水泵每推进一次抽水量少 5 由于洞内作业空间较小 泵站移动后 再安装排水管 工作效率过低 6 频繁移动泵站 排水设备有效作用时间短 7 停机瞬间回水压力大 设备 管路故障率高 假想问题主要归纳如下 七 制定对策 制表人 高战飞时间 2010 4 15 制表人 高战飞时间 2010 4 15 实施一 合理化抽水设备配置 结合隧道已经完成衬砌 沟槽施工后的断面及现有正洞左右线 斜井巷道 计划共投入3组移动泵站进行追排水施工 其中正洞左右线每组移动泵站由4台500m3 h抽水机组成 斜井移动泵站由4台280m3 h抽水机组成 3台移动泵站额定排水能力合计为5120m3 h 每组移动泵站运输大车尾端朝向掌子面 以便于进口管路安装 移动泵站前面紧跟一辆自制移动变电车 负责向泵站供电 具体相见右图 八 对策实施 单组移动泵站照片 根据上述指标对溃口进行封堵 采用美国T685车载顶驱定向钻车自地表钻孔至洞内 孔径为215mm 并下177mm套管 利用套管向孔内投碎石 浆液 在洞内形成混凝土挡水墙式塞体 将溃口封堵或将水量控制在一定范围 本隧道为防止封堵后水压上升 采用半封堵方式将出水量控制在910m3 h以内 为尽快恢复淹井 在第一时间进行了洞内水位上涨 地表径流 降雨量 地下水位检测 并分析水源来向及突水地点 根据掌握的资料推算突水稳定后 掌子面溃口涌水约为3500m3 h 且受地表降雨补给明显 波动较大 不能直接进行追排水 续封堵溃口 Q动 推算Q动应小于910m3 hQ动 最大动水量 m3 h K 围岩中静水经裂隙流水使动水增加的系数 取1 1 1 2 n 排水设备能力利用率 立井 n 0 65 斜井 n 0 5 Q总 排水能力 考虑到移动泵站交错向前移动 按2000m3 h控制 地表钻孔封堵施工图 实施二 控制溃口涌水量 根据设备吸程 将进口管长度由10m增加到40m 考虑移动泵站涉水长度 每推进一次正洞水位可在原基础上再降低0 33m 相当于减少了三分之二的泵站移动次数 大大提高功率 1 延长进水管长度进水管管材选用材质较轻的PE管 将PE管连接成整体 一端利用软管与抽水机连接 一段安装吸水笼头 并在水笼头上设置浮船 实现龙头可随水位变动而自由升降 移动进水管前将管内积水放完 然后利用浮船及PE管自身浮力人工推动进水管向前移动 即加快了移动进水管的速度 降低了作业强度 又提高泵站移动步距 2 提高泵站涉水深度由于移动泵站装配在自卸汽车上 通过对自卸汽车排气筒的改造可提高泵站涉水深度 有效增加泵站移动步距 实施三 增加泵站移动步距 减少移动次数 PE管及浮船施工示意图 追排水采用 250排水钢管 单根6m长的钢管重大kg 且隧道内衬砌 沟槽均已施做完成 作业空间小 人工搬运钢管困难且劳动强度大 作业现场自制管道搬运车进行管路倒运 即加快了管路搬运速度又降低了工作强度 为了减少管路 设备因停机瞬间回水压力大 造成管路 设备故障率高 排水管路正洞每隔500m 斜井每隔200m安装一个止回阀 靠近抽水机出水口处安装一个止回阀 降低停机瞬间回水压力对管路 设备影响 实施四 自制管路搬运车 设置止回阀 自制管道搬运车 排水管路增设止回阀 九 总体效果检查对比 1 安全效益 追排施工过程中 通过进行 回水 试验 准确掌握了溃口涌水变化情况 结合泵车高度及时调整泵站移动步距 确保了追排水的安全进行 2 进度效益 象山隧道追排水原计划3 5个月 实际自4月18日开始 6月28日结束 含砂袋挡水墙拆除 清淤工作 比原计划提前了1个月 3 经济效益 象山隧道追排水施工比计划工期提前的一个月 为岩溶段施工争取了时间 一个月期间直接用于抽水的人工费 机械费 电费 就高达万元 同时减少岩溶段施工窝工费用万元 4 社会效益 象山隧道追排水工作受到了铁道部工管中心 建设单位 设计单位 监理单位的一致好评 取得了较好的社会效益 QC小组活动效果图 0 活动后 250 500 750 1000 1250 制图人 郭泉时间 2010 7 1 1150m 月 目标值 1500 1750 1600m 月 十 总结 一 制定追排水方案前须搜集的资料 1 隧道淹没时 水位上涨与其对应时间的淹没曲线 2 经水量按标高分布的图表 3 预计动水量与排深有关的变化曲线 4 静止水位 井口 井底及各水平标高 5 隧道总平面布置图及井上 下对照图 6 可供布置排水设备的斜井 平导断面图 7 淹没隧道 斜井的稳定情况 出水点位置及其周围地址破坏情况 8 涌水的水质分析资料 如酸 碱度及泥沙含量 二 追排水前须确定追排水方案和计划的主要内容 一 制定追排水方案前须搜集的资料 1 隧道淹没时 水位上涨与其对应时间的淹没曲线 2 经水量按标高分布的图表 3 预计动水量与排深有关的变化曲线 4 静止水位 井口 井底及各水平标高 5 隧道总平面布置图及井上 下对照图 6 可供布置排水设备的斜井 平导断面图 7 淹没隧道 斜井的稳定情况 出水点位置及其周围地址破坏情况 8 涌水的水质分析资料 如酸 碱度及泥沙含量 三 注重管路选择及连接方法的选用 象山隧道排水管路采用 250钢管 普通法兰盘连接 但