隧道排水方案设计

泰宁至建宁（闽赣界）高速公路A8协议段

K78+080~K80+310

全长2.23公里

广建隧道进口反坡施工排水专题方案

复核：

中铁十五局集团有限企业

建泰高速公路A8协议段项目经理部

2011年9月2日

广建隧道进口反坡施工排水专题方案

1广建隧道设计状况

1.1工程概况

广建隧道进口为泰宁至建宁（闽赣界）A8标段工程，位于建宁县黄埠乡

桂阳村。广建隧道全长4118.5米，为分离式隧道，我标段施工进口2230米。

右幅隧道起点桩号YK78+080,终点桩号YK80+310,长度2230米，左幅隧道

起点ZK78+098,终点桩号ZK80+325,单幅全长2227米。隧道纵坡坡率/坡长：

右洞为T.95/1650M、T.6/580M,左洞为-L95/1632M、T.6/595M,隧道口与

隧道洞内与江西交接处高差为40m,隧道综合坡度1.8船隧道最大埋深约

627.99米。洞口段位于曲线范围内，曲线半径R二1210M左右，洞口处都设置

拦水沟将路面水拦截，排入排水沟内排除。隧道洞口还设置两道横向涵洞及

一道纵向涵洞，横向涵洞汇集两侧洞外挖方边沟水及高边坡急流槽水，再流

向纵向涵洞排出，隧道外水已能通过涵洞排出，不会再影响隧道内施工（后

附洞口排水系统图）。

1.2水文地质状况

本隧道区地下水重要为风化带网状孔隙-裂隙水、基岩裂隙水，洞口位置

裂隙水较发育，地下水较发育；洞身段构造裂隙水重要分布在隧址区的构造

裂隙密集带处，断层带岩体较破碎，裂隙极发育，受大气降水口勺补给，岩性

接触带两侧中风化基岩较完整，透水性较差，水量贫乏，断层带富水性很好，

水量较丰富，在施工中易形成突水。

1.3不良地质

隧址区重要KJ裂隙构造带见下表，其他未见有断裂构造、褶皱等地质构

造，地壳整体相对稳定。断层带岩体较破碎，裂隙极发育，受大气降水日勺补

给，岩性接触带两侧中风化基岩较完整，透水性较差，水量贫乏，断层带富

水性很好，水量较丰富，在施工中易形成突水，施工至该里程桩号时尤其需

防预。

裂隙构造特性一览表

产状

编号位置长度m宽度m性质特性及对隧道影响评价

走向倾向倾角

根据大地电磁资料和钻探揭刊

登明：该处电阻率低，破碎黄

不不大

F801YK78+68443°133°78°10左右压扭性铁矿化，绿泥石化，有挤压现

于500

象，判断为断层。对隧道围岩

有影响。

根据大地电磁资料和钻探揭刊登

不不大明：该处电阻率低，破碎，绿泥石

F802YK78+80525°115°46°5左右压扭性

于500化，自挤乐现象，判断为断层。对

隧道围岩有影响.

根据大地电磁资料和钻探揭刊登

不不大明：破碎岩，绿泥石化，有挤压现

F803YK79+07817°107°81°5左右压扭性

于500象，判断为断层。对隧道围岩有影

响。

根据大地电磁资料和钻探揭刊登

不不大

F804YK79+260194°284°77°—压扭性明：该处电阻率低，判断为断层。

于500

对隧道围岩有影响。

根据大地电磁资料和钻探揭刊登

明：该处电阻率低,破碎岩，局部

不不大

F805YK79+92533°123°64°30左右压扭性黄铁矿化发育，绿泥石化，有挤压

于500

现象，判断为断层。对隧道困岩有

影响。

1.4涌水量计算

根据我标段广建隧道施工图及工程地质勘察汇报图，根据《水文地质手

册》中地下水动学法口勺水文试验公式计算，估算隧道单洞涌水量4013.17m3/d、

进口段涌水量约135.41m7d,洞身内地下水重要贮存在构造破碎带、岩性接

触带中，估算涌水量约2910.99m3/d,水质很好，对混凝土无侵蚀性。

2总体方案

2.1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。

2.2总体方案

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，其他已施工地段隧道渗（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，第一固定式排水泵站量153

方（左右洞共用），第二固定式排水泵站量73方（左右洞各一种），并考虑施

工和清淤以便综合确定；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台配置，针对隧道涌水量大时要合适增长工

作水泵；同步为防止突水，设置运用高压风管作为1套应急排水系统。

2.3重要的排水系统方式

洞内反坡排水方式，根据坡度、水量和设备状况布置管路和排水泵站，

一次或分段接力排出洞外。根据隧道H勺实际状况，一般在施工中采用的反坡

排水系统布置方式有两种：

2.3.1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规定相对较高，因此采用集水坑反

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［I勺终点开

挖集水坑，设抽水机一台，把积水抽至最终一段反坡，最终一种抽水机将积

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：一—

区水肾\

_火^^生三一二二,LK-集水

/^^--rr-r-r-r-rq-

坑间LK里—LK可距is-线路坡度

图（一）：集水坑接力式反坡排水方式

2.3.2长距离管道配合小集水泵搜集式反坡排水

对坡度较缓日勺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日勺积水抽到近来日勺集水坑内，再用大功率

的泥浆泵通过排水管道将水排到洞外。如下图:

洞内平面布置示意图

图(二)：长距离采用日勺反坡排水方式

这种方式的J长处是所需抽水机较少，需要开挖H勺集水坑较少，排水泵站

较少，缺陷是要安装水管较长，抽水机需要跟随坑道的掘进二次拆迁前移。

3本工程拟采用的重要排水方案

考虑隧道反坡施工较长、隧道坡度平均达1.8柒水泵扬程及施工以便等

原因，采用长距离管道配合小集水泵搜集反坡排水很好，每个泵站日勺设备按

照一使用一备用一维修的原则配置。

隧道内每小时渗水量：4310/24=180n?/h,总体泵站设置如下：

3.1第一临时泵站

左右幅隧道各开挖500米(YK78+600、ZK78+600)位置,各设置一临时

排水泵站，采用离心式渣浆泵GMZ150T82-90型泵，功率110KW,流量182nl：'/h,

扬程90米，数量6台。此时高差约10米，使用中150nlm排水管日勺管路，在流

量Q=180m3/h时，管路损失计算过程如下：

V=Q/F=180/(n*0.0752c2*3600)=2.83m/s

V2/2g=2.83-2/(2*9.8)=0.4

11损失二人*L/D*(V2/2g)=0.02*500/0.15*0.4=26.6m

其中V：流速，Q：流量，F：管路截面积，入：系数，L：管路长度，D：

管路直径

根据以上计算，水泵扬程应不不大于10+26.6=36.6米，每天抽水

180nl>h*24=4320m'>4310式经计算所选设备符合规定，备用一台，此时安全系

数抵达2.0。

3.2第一固定泵站

开挖至1120米位置时，拟设置固定式排水泵站1座，即左幅隧道分别设

置在ZK79+225.5集水池专用横洞，右幅隧道分别设置在YK79+200集水池专

用横洞,采用离心式渣浆泵GMZ150-182-90型泵，功率110KW,流量182m7h,

扬程90米，数量6台。同步取消前500米处排水泵站(设备下移)。

V=Q/F=180/(n*0.0752^2*3600)=2.83m/s

V2/2g=2.83-2/(2*9.8)=0.4

H损失二人礼/D*(V2/2g)=0.02*1120/0.15*0.4=59.7m

根据以上计算，水泵扬程应不不大于22+59.7=81.7米，每天抽水

180m7h*24=4320m3>4310m3,左右洞各3台，共6台。经计算所选设备符合规定，

加上备用一台，此时安全系数抵达2.0。

3.3第二临时泵站

左右幅隧道各开挖1700米(YK79+780、ZK79+798)位置，各设置一临时

排水泵站，采用离心式渣浆泵GMZ150T82-90型泵，功率110KW,流量182m：'/h,

扬程90米，数量6台。与第一固定泵站相比，此时高差约12米，使用中150mm

排水管日勺管路将水排至第一固定泵站，在流量Q=180nf/h时，，管路损失计算过

程如下:

V=Q/F=180/(n*0.0752-2*3600)=2.83m/s

V2/2g=2.83-2/(2*9.8)=0.4

H损失=X*L/D*(V2/2g)=0.02*580/0.15*0.4=40m

根据以上计算，水泵扬程应不不大于12+40=52米，每天抽水

180m3/h*24=4320m'>4310m：左右洞各3台，共6台。经计算所选设备符合规定，

加上备用一台，此时安全系数抵达2.0。

3.4第二固定泵站

隧道开挖至与江西交界处，在YK80+100,ZK80+125.5临时水池(人行横

洞)，仍采用采用离心式渣浆泵GMZ150T82-90型泵，计算同上，能满足临时

将水排至第一固定泵站。开挖完后改移至江西交接处专用集水池(YK80+310,

ZK80+325),拟设置固定式排水泵站1座，将水排至第一固定泵站。同步取消

第二临时排水泵站(设备下移)。两固定泵站间距1110米。

V=Q/F=180/(n*0.0752^2*3600)=2.83m/s

V2/2g=2.83-2/(2*9.8)=0.4

H损失=V*L/D*(V2/2g)=0.02*1110/0.15*0.4=59.2m

根据以上计算，水泵扬程应不不大于(530*1.95+580*1.6)

/100+59.2=78.9米，每天抽水180nl)h*24=4320痛>4310成左右洞各3台，共

6台。经计算所选设备符合规定，加上备用一台，此时洞内有两固定排水泵站，

安全系数抵达4.0。

实际施工时如碰到涌水量较大时可根据详细状况加密，泵站之间采用①

150mm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搜集积水,

小集水泵用①80mm消防软管将积水搜集并输送至近来H勺较大H勺集水泵站内,

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

程较低日勺集水泵站内，由最终i级排水泵站传递-第一固定站-洞外污水处理

池。

3.5排水管设置

在左幅隧道右侧及右幅隧道左侧分别设置1条①150钢管作为正常排水管,

如遇断层涌水量较大则将施工用中200高压风管作为备用排水管供应急排水

使用。

3.6其他集水坑设置

首先在掌子面处设一小型临时集水坑，然后在掌子面后部50〜70m处设

移动铁皮箱，采用小型潜水泵将水直接抽到铁皮箱内；在离掌子面100米设

一集水坑，拦截洞口至掌子面100米以外段渗漏水，同步保证在掌子面出硝

过程中均可正常抽排水，以减轻掌子面集水坑排水压力，然后将集水坑内水

抽到铁皮箱内，该水箱需配置较大型水泵（扬程根据洞口高差选定）将水箱

内水抽排至近H勺固定排水站或第一、第二临时排水泵站。隧道局部碰到出水

量较大时，可合适增长临时排水泵站，泵站内设沉淀池、抽水池和大型水泵，

在水量不大H勺状况下，可取消已开挖段H勺临时排水坑。

4排水方案

4.1隧道施工期间排水

①管路安装

在右洞左侧、左洞右侧分别安装1条中150钢管，正常水量时使用，将施

工用①200高压风管作为备用排水管。管路每200m设置一种减压阀，防止水

锤对管路或水泵导致损坏。排水管路接入污水处理池，经处理后排放。

②集水坑设置

首先在掌子面处设一小型临时集水坑，采用小型潜水泵将水直接抽到铁

皮箱内；在离掌子面100米设一小型集水坑，拦截洞口至掌子面外渗漏水，

同步保证在学子面出脩过程中均可正常抽排水，以减轻掌子面集水坑排水压

力，然后将集水坑内水抽到铁皮箱内。

③移动泵站

在离掌子面50~70m日勺位置设置一种铁皮箱加工的水箱作为移动水箱、配

置1台MD46-50/84*4型离心泵移动泵站作为移动泵站。水箱、离心泵安装为

整体，伴随掌子面的前进向前推移。铁皮箱尺寸为长2m、宽1.5m、高1.5m,

水箱容量为4.5B?,采用潜水泵将集水坑内积水汇入水箱内，然后采用较大型

水泵将水箱内水抽排至临时排水泵站或两个固定排水泵站。

④特殊地段排水

根据超前地质预报出J成果，显示富水W、J段落，或设计图纸中表明有异常

时段落，尤其是前面提到的5个断层段落。抵达该段日勺前10m,开挖班每次钻

眼时，采用5nl长长钎进行超前探测。拱顶，两侧起拱线，共设3个探孔。并

对未安装W、J备用大功率水泵进行调试，如出水量超过了己配置潜水泵日勺工作

能力，立即将大功率日勺水泵运至掌子面进行抽排；将备用日勺管路、各水仓处

备用日勺水泵所有起用，以满足排水规定。

如5m长长钎探出前方有异常状况，有股状水从钻孔内射出。在已施做完

毕的探孔H勺四面向外侧增打探孔，如尚有异常，应停止开挖作业。改用超前

地质钻机进行探测。根据探测成果选择合适的施工方案。

5资源配置

设备配置表

单

序号名称型号数量备注

位

离心式

1GMZJ150-182-90台12固定式排水泵站2座

渣浆泵

2离心泵MD46-50/84*4公6铁皮水箱内使用

3潜水泵65WQ35-50-11台20小型集水坑内使用

4钢管①150m4500

5减压阀个25约每200米设置一种

6排水供电

为保证洞内排水正常进行，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,因此泵站用电

引入380V稳定电源(1122121)o

7其他

工作面排水采用移动式水泵，管路为中80mm消防软管，抽排至就近泵站

或临时集水坑内。

为保证洞内道路无水干爽，必须修建好两侧排水沟，保证洞内渗水通过

侧沟引入集水坑内，防止在洞内道路上漫流。

8在洞外增长防水、防汛及防山洪措施

隧道洞口路基段设置有两横向涵洞、一纵向涵洞及线外涵洞将洞外及洞

口两侧边仰坡汇水排至线外河沟内。离洞口近来一横向涵洞为15米，为防止

地表水和施工排水倒灌进洞，在洞口再增长一截水横沟，并加上盖板，做到

排水和行车互不影响。

9各项保证措施

9.1组织管理保证

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，才能抵达预期的效果。为此不仅成立了专业排水队，每个队设队长一

人，副队长一人，设备检修2人，排水工班2个班，每班构成：工班长1人，

泵站管理1人。还制定严格改I值班制度。每个隧道作'也面的隧道排水平常工

作坚持队长、副队长轮番24h值班制，并制定抽水登记表进行统一管理，发

现问题及时处理，汇总问题进行总结分析。

9.2安全技术保证措施

9.2.1隧道动工前，项目部组织对班组工人进行安全教育培训和安全技术

交底，详细阐明隧道施工反坡排水的安全日勺有关技术规定，规范洞内排水管

理和贯彻洞内施工安全排水措施。

9.2.2根据广建隧道反坡施工较长、隧道坡度平均达1.8%的特点，考虑

水泵扬程及施工以便等原因，采用长距离管道配合小集水泵搜集反坡排水的

方案，每个泵站的设冬按照一使用一备用一维修日勺原则配置，以有效应对隧

道涌排水。在既有排水系统上增设了1套设备和管路作为应急措施。管路运

用高压进水管路，即在每个泵站处在高压水管上开口，与安装在泵站处日勺水

泵接通，正常状况下把闸阀关闭。一旦碰到突水、涌水现象，即把进水闸阀

关闭，截断高压供水，打开排水阀进行应急抽排，在特殊状况下，洞内高压

风管也可以改造运用上作为排水管道。

对于排水系统的运转，明确负责人，机械队安排专人值班，发现异常状

况及时进行协调处理，保证设备及人员日勺安全。

在水箱、集水坑处挂设彩灯及警示牌，并对设备进行挡护。防止车辆及

人员触碰。

水泵的冷却采用下一种泵站抽上来日勺水直接浇至排水泵上进行冷却。

加强设备的使用、保养、维修，注意用电安全，常常进行检查，杜绝漏

电，并派专人操作和维修，非机电修理人员不得随意拆卸设备。

所有用电设备必须采用“一机、一箱、一闸、一漏保”的接线方式，并

做好接地保护，严禁用同一种开关、开关箱直接控制二台及二台以上用电设

备（含插座）。

多种电气设备用的闸刀、插头、插座、空气开关不得有裸露、漏电现象。

设备的负荷线、保护零线和开关箱应定期检查，发现问题立即汇报专职

电工维修。

隧道内配置安全报警设施和足够长度的、可手动拆卸时逃生钢管，原则

为壁厚10mm,管径600nm1,每节管长为1500mm〜2023m

如学子面发生涌水，水量超过了排水系统日勺工作能力。调度应立即组织

人员撤离掌子面。如水量很大，淹隧道速度很快，应立即组织车辆拉造回填。

准备好抢险物资、材料，做好抢险准备工作，保证发生异常或险情时可

以及时处理物资、设备可以提供到位，保证处理日勺及时性，防止事态日勺深入

扩大。

10应急预案

10.1成立应急救援领导小组

针对广建隧道反坡施工也许发生洞内涌水日勺风险，项目部成立安全生产

事故应急救援领导小组，部属各施工队建立安全生产事故劫难应急抢险队，

实行在发生重大生产安全事故时的救援工作，尽量减少事故的危害，保障项

目员工和洞内作业口勺人身安全、洞内机械设备的安全。

当安全生产事故发生时立即启动《安全生产事故应急预案》，在向上级汇

报事故的同步下达抢险命令，并负责组织实行抢险与协调工作。项目部组织

机构如下：

组长：王令锁

副组长：肖华陈建锋

组员：刘栋梁申军郭春永刘志琦

10.2各类人员职责

10.2.1组长职责

负责应急救援工作的启动。事故应急行动期间各单位的运作协调，按照

应急救援预案合理布署应急工作，和事故现场指挥协调工作，保证事故应急

救援工作的顺利完毕。同步负责把事故救援进展状况及时向上级主管部门汇

报，同步接受新闻媒体日勺采访，必要时召开新闻公布会，向社会公布事故状

况、并与安全人员和法律人员及其他事故应急者保持联络。

10.2.2副组长职责

负责对事故现场的控制，协调应急队员的救援工作，识别危险物及存在

的潜在危险并对事故现场进行分析，执行有效的应急操作，保证应急行动队

员的个人安全，并负责事故后的现场清除工作。

10.2.3组员职责

负责指挥应急队员对事故现场的救援工作，执行有效的应急操作，保证

应急行动队员H勺个人安全。

10.3建立应急处理工作小组

以应急救援领导小组为基础，成立应急反应行动小组，下设应急处理工

作技术小组、物资设备小组、保卫及联络小组、突击队、医疗救护队、义务

消防队等。应急处理工作必须24小时有人值班，当接到应急告知时必须在最

短的时间内告知各应急处理组，奔赴事故现场履行各职能部门口勺职责。

10.3.1管理小组

组长：王令锁

副组长：肖华陈建锋

成员：刘栋梁商思远张发金申军郭春永于建志

负责现场的应急处理工作的指导、协调。

10.3.2应急处理技术小组

组长：陈建锋

成员：商思远、祁冠辉、丁振坤

职责：肩负施工生产安全事故发生后的技术处理及监测工作，从技术

方面为抢险救援领导小组提供对的的处理意见。

10.3.3应急处理物资设备组

组长：郭春永

成员：于建志张远军

职责；肩负重大生产安全事故发生后的物资设备供应。

10.3.4应急处理，呆卫及联络小组

组长：申军

成员：于建志何兴普

职责：负责对受安全威胁的人员进行疏散到安全地带，保证无受安全

威胁n勺人员后，再对受安全威胁的财产实行转移，转移至安全地带。

10.3.5应急处理突击队

队长：作业队队长担任

突击队员：各工区班组长、突击队、义务消防队队员构成

职责是：肩负施工现场各类重大事故的处置任务

10.3.6医疗救护队

队长：办公室主任担任。

成员：由具有有关医疗救护及项目部司机等构成。

职责：负责紧急状况下受伤人员日勺初步救护工作。

10.3.7义务消防队

队长：负责安全的副经理肖华担任。

成员：由通过消防有关知识、灭火器材使用有关知识培训日勺人员构成。

10.4.应急救援行动程序与实行

10.4.1一旦事故发生时，应及时调动并合理运用应急资源，包括人力资

源和物质资源。在事故现场，针对事故出J详细状况选择应急对策和行动方案，

从而能及时有效地使伤害和损失降至最低程度和最小范围。

10.4.2如遇掌子面发生涌水，水量超过了排水系统H勺工作能力，调度应

立即组织人员撤离掌子面同步调用应急水泵进行抽排水，以减少涌水对隧道

的危害，同步掌子面附近配置40套救生衣。

10.4.3假如涌水量很大，沉没隧道速度很快，抽水不及，应立即组织车

辆拉磴III填，以防止大面积塌方。

10.4.4假如隧道涌水导致洞内电力设施损坏，应启动应急用电方案，用

发电机发电或从洞口再向洞内接电，以保证水泵抽水工作和救援工作的进行。

10.4.5假如涌水导致人员被困，应用皮划艇组织救援，首先保证人员生

命安全，若导致塌方，则运用逃生管道进行人员救援。

10.4.6当遇险人员所有得救，项目事故现场抢险指挥部经认真检查分析,

确认事故经抢险、险情已完全排除，事故现场得以控制，事故灾害链已彻底

切断，便可宣布抢险结束。

10.5应急抢险队伍设备与物资

应急设备清单

序号名称规格数量备注

1逃生钢管lcm*60cmm配置60m

2发电机175kw4台可增长设备或从九华山及三集中调月

3抽水机40台根据施工进度可增长设备

4救援车辆7辆2台项目部车辆，出现险情时专用

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