隧道反坡排水的施工及涌水量的预测与计算

2010年度优秀科技论文（技术总结）PAGEPAGE6第页共6页隧道反坡排水的施工及涌水量的预测与计算摘要：通过对锦屏山隧道辅引3#施工支洞反坡排水的施工与突发事件的处理，介绍反坡排水的设计、施工、设备选型、施工及突发事件的处理效果。根据实例论述了隧道涌水量预测的思路、基本原理与方法，对隧道内涌水量的预测及预防有深切意义。关键词：隧道反坡排水涌水量超前探测方法半经验半理论公式1、工程简介：1.1工程概况：辅引3#施工支洞是连接辅助洞与锦屏二级水电站的施工排水洞、4#、3#、2#、1#引水隧道的工程施工的一条重要施工支洞，是为确保2012年首台机组按期发电的重要措施之一。斜井总长为1156.516m，最大坡度为11%。该施工支洞穿越中部第五出水带，预计单点涌水量可能达300～500L/s；汇总水量在施工支洞开挖期间为1m3/s；该施工支洞投入使用后，在引水隧洞进行开挖期间，达1.5m3/s。1.2水文地质情况：锦屏山属裸露型深切河间高山峡谷岩溶区，主要接受大气层降水补给。锦屏二级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里、盐源、冕宁三县交界处的雅砻江干流锦屏大河湾上；雅砻江流域洪水主要由于暴雨形成，年平均最大流量8000m3/s，且河中泥沙较多。工程区内碳酸岩盐约占90%，其余为碎屑岩和少量绿泥石片岩；在施工中最大突发水量是涉及施工安全和进度的重要水文地质问题，而对其预测又十分困难，对于施工中突发的涌水问题要采取提前探测，对中小涌水点采用“以堵为主，堵排结合”的方案以减少对环境影响并有利于施工。1.3洞内主要涌水点：2、反坡抽排水总体方案：反坡抽排水系统应遵循“以防为主、防排结合、多道防线、刚柔相济、因地制宜、综合治理，采用及时探、大水引、小水堵、接力排的措施，即探、引、堵、排相结合。可控排放，择机封堵的原则进行综合治理的原则。辅引3#支洞排水均为反坡排水，采用机械排水，设置多级泵站接力排水。施工工作面采用移动式潜水泵抽水至就近的临时集水坑内，其余已施工段出水经临时排水沟引至集水坑内，由坑内潜水泵将水经管路接力性抽至洞口处经处理排放；考虑清淤和施工的方便性，在洞内右侧每40m设置一集水坑，并设置大功率水泵。临时排水与系统排水的结合，小型积水坑与大型泵站的结合，排水与防水的结合，经验预测与实际探测的结合。同时为了防止突发性大涌水，应设置一套应急排水系统，并设专业排水队伍进行管理和操作。3、排水系统3.1抽水设备型号的确定：由于洞内水固体物的容积较大，因此应选用污水污物潜水电泵；由于掌子面与各个积水坑的汇水量之间的差异，所选用的水泵不同；积水坑之间水量递增较大，为考虑到管理、维修上等方面的方便，在设备数量上相应的增加，积水坑内水泵型号不变。施工掌子面采用移动起来轻便的水泵，实际操作根据水量大小在数量上予以增减。贯表烂1篮所用水泵型号棉名称折规格型号狱流量下扬程丢掌子面用污水攀泵橡5.5kw骆30m3奶／室h或30m溪掌子面用污水永泵倦7.5kw页70m3费／翼h坚20m墨掌子面用污水恰泵慨11kw莫60m3钢／词h顺30m注掌子面用污水进泵文13kw够70m3眼／最h旗40m锻掌子面用污水肿泵雹15kw垃50m3装／膜h非60m辣备用及应急污痒水泵奉WQ180-孟30-22k榴w亩180m3寒／宽h臂30m聚备用及应急污用水泵可WQ200-扯40-37k予w钞200m3选／橡h猫40m惑积水坑盆及应急遮用污水泵液45kw沿200m3婆／漠h滑40m鸽积水坑用污水法泵宿WQ650-篮20-55程650m3欲／书h腾20m艺积水坑用污水锄泵愚WQ750-赚20-75悔750m3弊／名h敲20m墨大型泵站诞污水泵饼355k旅w锦抽水机驻2000m3帮／楼h爸40m丧3蔬．翻2卧系统抽排水与矛临时抽排水相戴结合的抽水系查统平面布置图生3.3词抽排水流程示什意图：箩4尺、超前探测的栽必要性和探测好方法赤著及时的进行超唯前探测能及时抗了解地下水分渠布情况，确保艘施工的安全和愁质量，在辅软引匆3束#浇施工支洞，我多们坚缘持肉“竭每炮必池探句”语，及时掌握岩邪内富水情况，辰避免发生突涌虑水等险情发生燥。则例：脱201缸0概年处4馆月搅1辰5斩日顷1相3扩时怕1菊0吴分，支移（威3后）坐0+18港6养处做钻爆前探男水孔，当钻进驻5m织深时，有一孔幼出现压力浑水驴，并推测岩内怠有一条富水裂翻隙存在，在其压周围继续探测怠，证明推理正砖确，沿缝隙探舱水孔均有压力临水出现，并且狭水中带有大量贝泥沙，停止施和工，安全防护忆。避免了因爆系破震动而使裂轨隙增大产生涌碰水危险。嘴眠肤超前探测的原向则主要以仪器砖设备探测为主确，宏观推断为纹辅的原则，就疏辅捏引辉3头#汁支洞来说，采默取的是宏观的银推断与仪器探报测相结合的办推法来确定岩内弦富水情况。4.1宏观法务乐晚利骡用我1/2.址5蛮万的地质测绘投、辅助洞开挖粮资料对施工支远洞的地层界限发、大型断层、会围岩类别、涌态水以及其他特乐殊工程地质问奔题进行预测。亚在预测过程中刺要对出水点做筝重点预测。仇4.2吗表面雷达预报馅抬姿怠表面雷达预报丽使用拉托维亚击进口钓的电Zond-1乖2础e易型地质雷达或颜美签国戒SIR-2越0紧型地质雷达，尺选杰用拨100MH短z鸭雷达天线。其因探测有效距离月为扬25厌-30m服，因此需要每左20m鼠进行探测一次骄。在工作面以吓及左、右侧壁床及洞底板至少裙各布置一条侧溪线，左、右侧夹壁侧线长度应乘大于本次开挖钞循环进尺长度荣。扑4.3钉TP挑S燥超前地质预报拴仍冈TP免S龙地质超前预报凯系统用于预报乘工作面前衫方售0贼-120m捡范围内及周围则临近区域地质巾情况，预测工亲作面前方围岩蚁的类别：主要葛是对地质的结职构面、地质构罚造及地下水的端预报，包括底针层岩性界面、单构造破碎带、偏富水区、岩溶搞发育等不良地藏质体，确定其稀位置、规模及搁大致产状、推沈测其性质。其讨设备主要采用晶瑞士最新的地寿质超前预报系丘统梢TPS20湖0腊或拥TPS20怒3天；章其具体工作流择程为：确定孔铅位扇—捆钻孔降—良安装传感器旧—赞埋设炸药损—念引爆含—狂TP六S肢测量揭4.4狮超前钻孔探水挺推荐选盾用红TXU-7阿5赤钻机或案者她XY-P子2状地质钻机，该策机最大钻进深横度可达恨75m戚，可满足隧道舞施工探水要求便。探水钻孔的质布置按现场工钞作面实际情况哪布置，但钻孔刑深度不应低于描40m傅，超前钻孔要帽始终超前掘进占工作面距离围＞爬25m蜜5土．脚涌水的预测及移水量计算5.1预测：台在隧道建设施暴工中，隧道涌市水是一种相当咐普遍且容易造哲成严重后果的仇工程灾害，因东此如何较为准院确的预测涌水嫂量大小是隧道染施工中的重点纺，也为隧道的苹防排水施工措填施提供了依据徒。成为众多岩催土工程积隧道毙工程学者日益朱关注的话题。虽隧道涌水的预孙测首先是从定满性研究开始的惠，但随着技术网水平版和施工要求的盐提高，定性分剖析的涌水预测毅研究已发展成暂为隧道涌水的酱定量评价和计妙算，其主要的摆形式分为涌水跳位置确定及涌仗水量的预测两辽个方面。饲现有隧道涌水术量的预测的方倦法有很多，其沟主要的方法有侨：近似法及理窃论计算法。冶近似法其中的备一种主要方法情为是以勘探阶集段的抽水试验窑的成果为依据口，包括涌水量事曲线方程。另葡一种方法为对棒于水文地质的禾比拟，但前提径是前一种方法富是勘探试验阶刑段与未来掘进忧阶段的条件相元似，后一种方山法勘探的水文泄地质与施工区细的水文地质相狮似善，理论计算方挤法主要有地下准水动力学法、絮水均衡法及数延值法和随机数兼学方法。钢但就施工方来坏说，对于隧道遍涌水的预测主甜要方法为近似吊法中的水文地狼质比拟法，因谊为施工方比较浆了解施工区的境水文情况，例叫如上述所说的由辅榨引鸭3遭#弄施工支洞，位自于锦屏山下，鸟锦屏山属裸露辞型深切河间高守山峡谷岩溶区冒，主要接受大泻气层降水补给衡。锦屏二级水具电站位于四川药省凉山彝族自治治州木里、盐道源、冕宁三县凉交界处的雅砻示江干流锦屏大冷河湾上；雅砻狮江流域洪水主较要由于暴雨形南成，年平均最族大流发量避8000m3节/眉s中，工程区内碳剥酸岩盐约扣占枪90距%碎，其余为碎屑梳岩和少量绿泥万石片岩，因此砍前期预测山体连内有中小型的羽涌水带及施工田洞内会有大量蓬的渗水点，再碧与施工前期的阁水文勘探描述时相比，对于隧内道内基本的涌诞水量就会有大览致的了解。层5.2阻水量的计算舒常用的计算隧弯道涌水量的方击法主要有理论概公式法、数值胀计算法和经验熄公式法。但理厦论公式法的适腐用条件比较苛楼刻，对于实际词施工来说，很腰难能符合公式刺的条件，缺乏眉实际的应用价乌值。泳因此大多数人骆会使用刃数值计算法，莲但计算成本太盲高，但却能取膊得较为满意的确结果。袭现在隧道正常推涌水量的计算个方法店正得到广泛应料用党的是半经验半勉理论公式，如供下：鸣①袭锅q松s夫混=浊感字52.4K(昆b/B+i·兴K校)辆（瞎H券0多2宁-h看0尖2称）宜思暂隶斩药葛R脸②险Q舰S瘦=q喝s询·L踪q拉s唯——能隧道通过含水喉地段单位长度束涌水渣量洒m著3讽/闸（防d·漫m肾）；抵b纷—栗洞内排水沟假纲设水深挽，堪m富；霞B桶—现洞身横断面宽功度量，优m蜡；祖i顿—怨经验系数厚（黑d·泰m浩）溜取济0.105耐Q铲S陷—涂隧道总涌水量突，总m杀3幼/当d躬；呈L贝—徐隧道通过含水声层的长度润，恐m阀；神H翻0蛾2范—炉含水体总厚度敬，练m炉；题h抛0旷2拾-槐-嫁隧底至下伏隔尼水层的距离屿，枝m词；考R逃—所对一侧隧道的喷影响范围尖，削m后；炸K历—预含水体的渗透锣系数泡，各m/肆d国；帅本公式的前身始为法国水利学帖家福希海默赔在奋4桂0寺年代提出，害其原公式诚为列q奥s支=衡K闲（角H丹0特2鸟-h班0柏2龟）春/R英，归符号含义如上恩。锁半经验半理论绞公式也具有一律定的适用范围麦：隧道埋深在杆地下水位不超躬过场70余m快；含水体系数贞在堡0.005-电6.50m/孔d骆。屯为验证该公式巷的准确性，厘利用该公式艘在捏、对法安康线杜家山垫隧道、兰新线占屋鞘岭隧道，印日本佐藤隧道串及日本旧丹那费隧道的涌水量结进行立刻验算士，并取得了满旬意的成果。实泰例证明，此公姿式在计算隧道态的正常涌水量滥方面是可行的诸。6.结语么跌失经过长期的摸负索与研究，彼目前辅荐引仗3莲#倘施工支洞已形舱成一套自己的惨排水措施，冈经过实测日排手水总量最大为悦17280m叔3投，目前排水系筹统运转正常，苹工作面无积水尚现象。矮但隧道内的涌倘水是一个复杂屋的过程，对于钉这样的一个过融程，我们只能以对实际的情况斜近似模拟，任董何的计算方法限与模拟都无法鸽真正准确的预肠测及计算涌水嗓程度，于是我父们只能借助于莲水文情况对涌坟水成度进行大绒致分析，借助铁于公式对涌水明量进行大致的谨估测，要根本第解决涌水给施蛛工带来的难题咸，其主要还是燃在于施工之中贪的不断摸索，退不断试验，找答出属于自己的贱方法，在出现劲突发涌水时，