反坡施工排水专项方案

山西中南部铁路通道 瓦塘至汤阴东段 ZNTJ 10 标 专项施工方案 追求卓越 勇于跨越1 山西中南部山西中南部铁铁路通道路通道 瓦塘至瓦塘至汤汤阴阴东东段段 ZNTJ 10 标标 DK416 250 DK447 220 范家山隧道出口范家山隧道出口 DK426 836 DK430 010 反坡施工排水反坡施工排水专项专项方案方案 编编制制 复核复核 审审核核 中中铁铁五局五局 集集团团 公司公司 山西中南部山西中南部铁铁路通道路通道 ZNTJ 10 标项标项目目经经理部隧道三理部隧道三队队 2010 年年 9 月月 4 日日 山西中南部铁路通道 瓦塘至汤阴东段 ZNTJ 10 标 专项施工方案 追求卓越 勇于跨越2 范家山隧道隧道出口范家山隧道隧道出口 反坡施工排水反坡施工排水专项专项方案方案 1 工程概况工程概况 范家山隧道出口位于泗水河边的东上寨村附近 交通便利 洞身有 少量的小村落 有乡村便道通行 交通较为便利 隧道采用单洞双线方 案 隧道进口里程为 DK419 820 隧道出口里程为 DK430 010 隧道 全长 10190m 最大埋深约 260m 最小埋深约 55m 隧道平面为直线 隧道纵坡为单面上坡 坡率为 5 1 隧道出口施工为下坡 2 自然地理概况自然地理概况 2 1 地理位置以及地形 地貌地理位置以及地形 地貌 隧道处于中低山区 地势起伏较大 地面标高 950 1250m 相对 高差约 200m 隧道进口端位于直接裸露的基岩陡坎上 出口处坡度 较缓 隧道洞身部位冲沟较发育 且有常年流水 各冲沟内均可见基 岩直接裸露 2 2 气候气候 线路通过地区属中温带干旱 半干旱气候区 以寒冷干燥 大陆 型气候为特征 昼夜温差变化较大 表现为降雨量小 蒸发量大 空气 干燥 春秋季节多风 夏季短促而炎热 冬季漫长且严寒 平均气温 9 9 极端最高气温 38 7 极端最低气温 12 6 年最大降水量 810 0mm 年平均蒸发量 1506 3mm 瞬间最大风速 13 7m s 主导风向 南风 土壤冰冻期从当年 10 月下旬到次年的 3 月下旬 季节最大冻土 深度 75cm 2 3 水文地水文地质质 地表水范家山隧道进口段为下郭都河 隧道出口段为泗水河 河 内均常年流水 主要受大气降水补给 水量受季节性降水影响变化较 大 地下水主要为基岩裂隙水 由于刘家沟组的泥岩且两组垂直节理 山西中南部铁路通道 瓦塘至汤阴东段 ZNTJ 10 标 专项施工方案 追求卓越 勇于跨越3 发育较发育且能形成贯通的水力通道 因此 在刘家沟组内中厚泥岩 段时有泉出露 多为下降泉 且流量较大 勘察期间埋深大于 50m 地 下水主要依靠大气降水补给 2 4 涌水量涌水量计计算算 涌水量计算 根据 Q 2 74 a W A A L B 式中 Q 隧道涌水量 m3 d a 降水入渗系数 W 区域多年年降雨 量 mm A 隧道通过含水体的地下积水面积 Km2 B L 长度内对隧 道两侧的影响宽度 Km 根据设计资料计算预测 隧道出口 DK430 010 DK428 300 段 估算最大涌水量为 1836m3 d 隧道出口 DK428 300 DK426 800 段 估算最大涌水量为 4900m3 d 3 排水方案排水方案 3 1 隧道反坡排水的特点隧道反坡排水的特点 反坡施工即向洞内施工前进方向为下坡 洞内水向工作面汇集 需要及时抽排 以防止施工掌子面水积聚过深 影响隧道围岩的稳定 和危及隧道施工的机械设备及施工人员的安全 影响正常的施工生产 3 2 总总体方案体方案 反坡排水 需采用机械排水 设置多级泵站接力排水 工作面积 水采用移动式潜水泵抽至就近泵站或临时集水坑内 其余已施工地段 隧道渗 涌 水经隧道内侧沟自然汇集到临时集水坑内或泵站水池内 由固定排水泵站将积水经排水管路抽排至上一级排水泵站内 如此由 固定式排水泵站接力将洞内积水抽排至洞外 经污水处理池处理后排 放 固定式排水泵站水仓容量按 5min 涌水量设计 并考虑施工和清 淤方便综合确定 临时集水坑根据汇水段汇水量大小确定 工作水泵 按使用 1 台 备用 1 台 检修 1 台配备 针对隧道涌水量大时要适当 山西中南部铁路通道 瓦塘至汤阴东段 ZNTJ 10 标 专项施工方案 追求卓越 勇于跨越4 增加工作水泵 同时为防止突水 设置利用高压风管作为 1 套应急排 水系统 3 3 主要的排水系主要的排水系统统方式方式 洞内反坡排水方式 根据坡度 水量和设备情况布置管路和排水 泵站 一次或分段接力排出洞外 根据本隧道的实际情况 拟在施工 中采用的反坡排水系统布置方式有两种 3 3 1 集水坑接力式反坡排水集水坑接力式反坡排水 对坡度较大隧道施工对排水电机扬程要求相对较高 所以采用集 水坑反坡道排水方式 在隧道施工过程中分段开挖反坡排水沟 在每 一段的终点开挖集水坑 设抽水机一台 把积水抽至最后一段反坡 最后一个抽水机将积水排除洞外 采用接力的方式将水抽至洞外的污 水沉淀处理池 如下图 LK 集水坑间距 is 线路坡度 图 一 集水坑接力式反坡排水方式示意图 3 3 2 长长距离管道配合小集水距离管道配合小集水泵泵收集式反坡排水收集式反坡排水 对坡度较缓的隧道反坡道施工排水 适合采用较长距离开挖固定 式集水坑作为泵站 用小集水泵将开挖面的积水抽到最近的集水坑内 再用大功率的自动排水系统泵站通过排水管道将水排到洞外 如下 山西中南部铁路通道 瓦塘至汤阴东段 ZNTJ 10 标 专项施工方案 追求卓越 勇于跨越5 图 洞内平面布置示意图 图 二 长距离采用的反坡排水方式 这种方式的优点是所需抽水机较少 需要开挖的集水坑较少 排 水泵站较少 缺点是要安装水管较长 抽水机需要跟随坑道的掘进二 次拆迁前移 4 本工程本工程拟拟采用的主要排水方案采用的主要排水方案 范家山隧道坡度较缓 采用长距离管道配合小集水泵收集反坡排 水 考虑隧道反坡施工较长以及水泵扬程等因素 根据设计估算最大 涌水量在 DK430 010 DK428 300 段拟设置固定式排水泵站 2 座 分别设置在 DK429 300 DK428 700 处 DK428 300 DK426 800 段拟设置固定式排水泵站 4 座 分别设置在 DK428 100 DK427 700 DK427 300 DK426 900 处 实际施工时如遇到涌水量较大时可根据 具体情况加密 泵站之间采用 200mm 排水管长距离输送 前方施工 掌子面积水采用临时集水坑来收集积水 小集水泵用 80mm 消防软 管将积水收集并输送至最近的较大的集水泵站内 对两个固定式排水 泵站之间积水采用洞内两侧设排水沟加横沟自然汇集至高程较低的 集水泵站内 由最后一级排水泵站传递至洞外污水处理池 5 设备选设备选型配套型配套 5 1 抽水抽水设备设备型号型号选选型原型原则则 隧道排水主要为隧道渗水 同时需考虑到施工用水 水质除地下 水的本身成分外 主要还有岩石 石屑 泥浆 同时还有喷射混凝土的 山西中南部铁路通道 瓦塘至汤阴东段 ZNTJ 10 标 专项施工方案 追求卓越 勇于跨越6 回弹物掺杂物 所以除考虑到需排出的水量外 还应考虑到排水的成 分组成 洞内水量是逐段递增 在各级泵站的水泵选型上 应按照排水能 力递增原则自下而上递增选配 各级泵站排水能力应充分配备 并有一定的储备能力 隧道施工后通过对洞内水的成分组成分析 其主要水质除地下水 的本身成分外 主要还有岩石 石屑 泥浆等成分 泥浆泵考虑选用山 西天波制泵公司生产的高效耐磨渣浆泵 扬程 70m 流量 120m3 h 功 率 37Kw 隧道内泵站间水量递增较大 为了考虑到在管理 操作维 修上的方便 泵站间高差相近 选用型号相同水泵 只是在设备数量 上相应增加 工作面移动水泵 采用移动轻便的水泵 实际操作根据 水量大小在数量上予以增减 5 2 需要配用的需要配用的设备设备及位置表及位置表 范家山隧道出口设置泵站位置及选用设备一览表 施工工区涌水量泵站位置水泵型 号 水泵 数量 备用 数量 抽水能 力 DK429 300 WQ70 40 15 12120m3 hDK430 0 10 DK4 28 300 段 1836m3 d DK428 700 WQ70 40 15 12120m3 h DK428 100 WQ70 40 15 12120m3 h DK427 700 WQ70 40 15 12120m3 h DK427 300 WQ70 40 15 12120m3 h DK428 3 00 DK4 26 800 段 4900m3 d DK426 900 WQ70 12120m3 h 山西中南部铁路通道 瓦塘至汤阴东段 ZNTJ 10 标 专项施工方案 追求卓越 勇于跨越7 40 15 6 排水系排水系统统 6 1 管路管路 根据洞内水量情况 结合选配的抽水设备 正常施工排水采用 3 套管路 可根据隧道施工后洞内涌水情况增加管路 2 套为 200mm 管材均为无缝钢管 一套检修备用 一套日常使用 1 套为 80mm 消防软管 工作面上移动积水 6 2 集水坑集水坑设设置置 集水坑设于洞内中线处 每隔 200m 设置 1 处 同时根据隧道内 出水量情况予以适当加密 临时集水坑的容量按该段 5min 的汇水量 加上施工用水量 每工作面 20 30m3 d 合计确定 一般集水坑尺寸为 2m 长 1m 宽 3m 深 容量 6m3 可根据实际情况进行调整大小 6 3 固定固定泵泵站站设设置置 固定泵站为整个施工过程结束前所使用的接力排水水仓位置 其 具体位置详见上面 泵站水仓容量计算按该段 5min 的汇水量加上施 工用水合计确定 其结构尺寸为 3m 长 3m 宽 3m 深 容量 27m3 可根据隧道开挖后的实际情况进行调整 泵站统一设置在洞内 右侧 6 4 排水供排水供电电 为确保洞内排水正常进行 不因电路问题导致抽排工作的间断 设置一条专用供电线路 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 6 5 其他其他 工作面排水采用移动式水泵 管路为 80mm 消防软管 抽排至 就近泵站或临时集水坑内 山西中南部铁路通道 瓦塘至汤阴东段 ZNTJ 10 标 专项施工方案 追求卓越 勇于跨越8 为确保洞内道路无水干爽 必须修建好两侧排水沟 确保洞内渗 水通过侧沟引入集水坑内 防止在洞内道路上漫流 7 反坡隧道排水灵活反坡隧道排水灵活处处理的要点理的要点 在隧道双侧设置的排水沟 排水沟的大小要依据隧道的坡度和涌 水量的大小确定 抽水设备要依据隧道洞内涌水量的大小及集水坑汇水的情况而 定 同时水泵的扬程要参考隧道的坡度和起始点的高差 要尽量做到 有一定的富余量 8 在洞外增加防水 防汛及防山洪措施在洞外增加防水 防汛及防山洪措施 在隧道进口处做好排水措施 做到排水畅通 并在洞口增加截水 横沟 防止地表水和施工排水倒灌进洞 根据洞口水量情况可适当加 大横沟断面 并在沟顶加盖铁板 做到排水和行车互不影响 9 各各项项保保证证措施措施 9 1 组织组织管理保管理保证证 在排水施工上不仅需要一套完善 合理的排水系统 还需在管理 上予以加强 才能达到预期的效果 为此不仅成立了专业排水班 设 班长 1 人 副班长 1 人 设备检修 2 人 水泵站管理人员 2 人 还制定 严格的值班制度 隧道作业面的隧道排水日常工作坚持班长 副班长 轮流 24h 值班制 并制定抽水记录表进行统一管理 发现问题及时处 理 汇总问题进行总结分析 9 2 安全技安全技术术保障措施保障措施 对施工技术人员进行技术和操作培训 针对一些技术特点和操作 要领作重点讲解和现场示范 对用电的排水设备要确保电路安装的正确 检查转向是否正确 设置接地装置及标志 要严格按照安全用电方案办理 做到一机一闸 一漏 山西中南部铁路通道 瓦塘至汤阴东段 ZNTJ 10 标 专项施工方案 追求卓越 勇于跨越9 水泵的冷却采用下一个泵站抽上来的水直接浇至排水泵上进行 冷却 由于洞内均为渗水 虽然使用水泵为污水泵 一旦在进水口处产 生淤积将导致堵泵 为此 需要对坑内污水进行搅合 施工中采用在 水泵与管路的接口处安一处出水口并安装阀门 利用抽水的高压水不 断对进水口处进行冲搅 同时利用高压风进行冲吹 防止淤泥的淤积 针对隧道施工的特点 施工人员对隧道内排水沟及集水坑内污泥 杂物要及时进行清理 对管路要定期检查维修 定期用清水进行冲洗 在集水泵进水口包裹铁窗纱 同时把水泵或进水口放在竹筐内 可以防止污泥及杂物进入而发生堵塞 当水位下降超过底座 间隙出水时 应立即停机检查 运行一段 时间后 须进行维护保养 及时地进行保养和维修确保设备正常运转 的必要措施 对隧道内的抽水设备要定期进行安全检查 并派专人负责管理 做到 24 小时轮流值班 建立严格的值班管理制度 对易损的排水设备及管理配件要有必要的储备和供应上的保障 10 应应急急预预案案 为应对可能出现突水 涌水等突发事故 为此 在现有排水系统 上增设了 1 套设备和管路作为应急措施 管路利用高压进水管路 即 在每个泵站处在高压水管上开口 与安装在泵站处的水泵接通 正常 情况下把闸阀关闭 一旦遇到突水 涌