隧道排水方案探索

将军山隧道反坡排水专题施工方案

一、编制阐明

1.1编制根据

1、新建铁路成贵线站前二程施工图一隧道设计施工图：

2、《铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南》(TZ231-2023)；

3、《高速铁路隧道工程施工技术指南》(铁建设[2023]241号)；

4、《铁路隧道工程安全技术规程》(TB10304-2023)。

1.2编制原则

1、隧道涌水口勺处理应贯彻防止为主的原则。

2、反坡段施工排水应以设计图纸为根据，尊重现场实际状况，超前规划、统筹全局，合理

安排现场施工方案，与实际不符时及时予以优化，随现场实际状况调整施工方案，实现施工动态

管理。

3、隧道施工防排水工作应按防、截、排、堵相结合的综合治水原则。

4、结合将军山隧道的施二特点，本方案重点在反坡段排水上面。

二、工程概况

将军山隧道起讫里程D1K388+293〜D1K390+325,全长2032m,为双线隧道，全隧为19.3%。

的I单面上坡。进口区段1132m顺坡施工，出口区段900m为反坡施工。

隧道通过地区剥蚀、溶蚀低山缓坡，为左高右低日勺缓坡地形，地面高程为1500〜1540nh

隧道进出口穿越部位相对高差20〜40nl左右，出口为沟槽斜坡，自然坡度30〜40度，少许灌

木，出口为缓坡旱地。将军山隧道正常出水量为3725m3/d,最大出水量7449m3/d。

隧道洞身段衬砌均按新奥法原理设计，初期支护采用喷、锚、网、钢拱架（格栅）支护，

二次衬砌采用复合式衬砌，并视地层、地质条件增长长管棚、超前小导管等预加固措施，洞

内支护衬砌构造均采用复合式衬砌。

三、反坡段排水方案

由于反坡隧道，多种作业之间互相干扰大，这不仅对运送和通风提出新日勺规定，并且在富水

区排水的难度也将加大，怎样处理这些问题，保证施工安全和进度，是隧道反坡段施匚日勺重点和

难点。反坡段施工应以设计图纸为根据，尊重现场实际状况，超前规划、统筹全局，合理安排现

场施工方案，与实际不符时及时予以优化，随现场实际状况调整施工方案，实现施工动态管理。

为此，根据在隧道的施工中总结的经验，综合考虑施工环境及施工条件日勺影响，制定如下方

案，以保证安全生产。

3.1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H勺稳定和危及隧道施工H勺机械设备及施工人员的安全，影响正

常的施工生产。

3.2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，固定式排水泵站水仓容量按lOmin

涌水量设计，并考虑施1.和清淤以便综合确定；临时集水坑根据汇水段注水量大小确定。，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。

3.3重要的排水系统方式的选定

洞内反坡排水方式有诸多种，根据将军山隧道的坡度、水量和设备状况，集水坑接力式反坡

排水和长距离集水坑（水仓）排水法适合该隧道。

3.3.1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，在每一段的终点开挖集水坑，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日勺污水沉淀处理池。

如下图1所示：

图1小集水坑排水示意图

集水坑间距离L（米）用下式计算：

Lk="（is+ik）

式中A——反坡水沟开挖最大深度，一般不超过0.7米:

实际状况决定，并配以临时水泵随掌子面移动。水管和水泵与学子面应保持50〜70m的距离，保

证掌子面在突发涌水的时候积水线不超过学子而后退50m时距离；同步在学子面爆破时也可以减

少对水管和水泵日勺损坏。假如洞口或变坡点到水泵之间日勺裂隙水或散水较大，且距离过长，则需

要挖出临时水沟，设置一种小型日勺临时集水坑，把水引流汇集到临时集水坑，在临时集水坑安装

水泵，把水由临时集水坑的I水泵抽到洞口或顺坡水沟，尽量减少流到前方施「掌子而日勺水量：同

步掌子面的水也可抽到临时积水坑，从临时集水坑统一抽到洞口或顺坡水沟。为以便施工与引流,

临时排水管应与临时水沟应设在同一侧。

第二阶段为形成固定水仓和泵站之后的排水。此阶段日勺排水可以分为两个过程：第一种过程

为施工掌子面到水仓泵站日勺排水，第二个过程为泵站到上一种泵站、洞口或顺坡水沟的排水。

第一种过程的I排水与未形成固定日勺水仓和泵站前日勺排水措施相似。第二个过程就是水仓泵站

建成后来，具有一定日勺积水能力。把掌子面的积水抽到固定日勺水仓，后方的散水和裂隙水也可经

水沟引流到水仓，当水仓的容量抵达安全警戒线时，再由水泵经正式排水管排到洞口或顺坡水沟。

正式排水管应根据现场日勺实际状况安装，要满足排水的规定且不能影响正常的施工及运送，

最佳设在临时排水管的对面，与掌子面有一定的距离后即可进行安装，等到水仓和泵站形成后，

立即进行水泵的安装、与排水管连接，形成排水能力。所有的正常使用、备用、检修水泵要配置

对应的独立管路。正式排水管必须连接牢固，防止漏水。考虑到排水管所受的自重及水的压力和

重力，正式排水管应尽量使用钢管，每节钢管下设置基座，用焊接的措施连接牢固，排水管坡度

应和隧道的施工坡度相似。止式排水管的数量根据设计最大涌水量及实际口勺状况进行安装，各级

泵站之间呈递减形式，即离洞口或顺坡水沟近来的泵站配置的排水管最多，最远的至少。当固定

水仓和泵站形成工作能力后，临时排水管及临时水泵可以拆除，伴随掌子面前移。

第二阶段口勺排水流程为：临时排水管或临时积水坑将水排到固定水仓，再由固定水仓将水抽

到上一种固定水仓，如此接力，最终将水排到洞口污水处理池，抵达排水目啊。

通过对两个方案的优缺陷进行分析比选，决定将军山隧道反坡排水采用长距离集水坑（水仓）

排水法。

3.4水仓及泵站的修建

3.4.1水泵的配置

水泵的型号选择，应根据工艺流程、排水规定（最大涌水量）从多种方面加以考虑：最大涌

水量、液体性质、扬程、管路布置、操作运转等。将军山隧道出口反坡排水区中心泵站排水能力

按照设计最大涌水量的1.2倍考虑，备用泵站按照主泵排水能力的50%配置。

最大涌水量是选择水泵型号的重要数据之一，根据最大涌水量选择水泵的功率，水泵的功率

将直接影响到整个排水系统H勺排水能力。选择时以最大设计涌水量为根据，同步考虑到特殊状况

和突发状况，为最大设计涌水量选择一种合适日勺安全系数，一般抽水机的功率应不不大于排水量

所需功率20%以上，并有备用油水机。

Q计算流亡7449XL2彳（24X60）X10=62.1m7h

因此选用上海蓝升泵业出产的300WQ800-20-90型潜污泵，抽水量为800m7h,扬程为20叫

功率75KW,需要3台（临时水仓，固定水仓各一台，备用一台），小水泵2台移动临时排水（备

用一■台），备用1台，检修用：台，共6台。

3.4.2水仓日勺修建

⑴水仓平而位置日勺选择

由于将军山隧道全隧都采用反坡排水，其高差为：

高差计算H=900X7.5%o=17.28m

选用上海蓝升泵业出产日勺300WQ800-20-90型潜污泵，扬程为20m,

20m>17.28m,将军山隧道只需设置一种水仓即可满足施工需要。

水仓的设置位置不能影响止常的施」一，同步也要保证施］时不会导致水仓和泵站内的配置及

配电装置的损坏，选择将水仓设置在距离隧道洞口600m处日勺隧道中部可以满足施工需求。

⑵水仓几何尺寸确实定

根据隧道最大涌水状况下10分钟水仓日勺蓄水量大小，选择水仓的几何尺寸，设计最大涌水

量为76691n3/d,则水仓10分钟水畜水量为27.49毋,设置一种（10m长X2.5m宽X2.5m深）容积

62.5m3的水仓满足排水需要。

根据计算及对施工现场分析将军山隧道在距离隧道洞口处设置一种（10m长X2m宽X2.5m

深）的水仓。

（3）掌子面临时集水坑的设置

根据现场水量状况用挖机在隧道左侧挖开满足汇水规定容积的临时水坑，用塑料布铺设坑底

及坑壁防止坑内水渗漏入地基。

水仓设置如下图所示

3.4.3排水管路

根据洞内水量状况，结合选配日勺抽水设备，正常施工排水采用3套管路（可根据隧道施工后

洞内涌水状况增长管路）：2套为中300mm管材均为无缝钢管（一套检修备用，一套平常使用）2

套管路均伴随掌子面跟进；1套为中80mm消防软管（工作面上移动积水）。

工作掌子面排水采用移动式水泵，管路为①80mm消防软管，抽排至临时集水坑内。详细布

置见管道平面布.置图:

舛木管

将排水管囿定在隧通左侧边杨

排水管立面布置图

将军山隧道排水设备表

隧道设计涌泵站水泵水泵备用维修抽水能扬固定水管移动管路

名称水量位置型号数量数量数量力(m7h)程直径(mm)直径(mm)

(m3/d)

D3K4300WQ

00+6800-221180020300

将军

280-90

山隧7449

50QW1

道掌子

5-15-11151580

面

1.5

3.5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I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。排水中心泵站必须

安装电表。

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。

（1）供电系统与隧道瓦斯监控系统联锁控制

根据有关规定，瓦斯隧道施工洞内供电必须做到“三专”、“两闭锁”即：专用变压滞，专用

开关，专用供电线路，瓦斯浓度超标时与供电日勺闭锁及压入式通风的风机与洞内供电日勺闭锁。因

此，高瓦斯工区和瓦斯突出工区内的主通风机、局部通风机、射流风机和洞内与之对应日勺工作面

日勺电气设备，必须与瓦斯监控系统进行风电、瓦电闭锁，当通风机停止运转时，应能立即自动切

断局部通风机供风区段日勺一切电源。

(2)接地保护系统：

根据规定，瓦斯工区内的配电变压器严禁中性点直接接地，严禁由洞外中性点直接接地日勺变

压器或发电机直接向瓦斯隧道供电。瓦斯隧道必须采用独立的接地保护系统。因此，本隧道日勺接

地保护系统系统设计采用MBVS-25mm2黄/绿双色PE接地保护线，从洞口集中接地处向洞内架设,

洞内每200米施做反复接地，洞口的集中接地与洞内的I反复接地处日勺接地电阻不得不不大于1.5

Q。洞内反复接地极使用厚度不不不不大于6mm面积不不不不大于O/n?的镀锌钢板，可安装在

洞内积水坑、水沟或预留洞室内。专用保护接地线不容许断线且不容许安装任何开关，洞内36V

以上的和由于绝缘损坏也许带有危险电压的电气设备日勺金属外壳、构架等，都必须与专用保护接

地线可靠连接，其接地网上任何一保护接地点的接地电阻值不得不不大于2Qo

(3)设置捡漏继电器：

低压馈电线路.匕必须装设能自动切断漏电线路的检漏装置：

①施工现场的总隔爆开关至分路隔爆开关设置两级捡漏继电器，两级捡漏继电器的额定漏电

动作电流和额定漏电动作时间应作合理配合，使之具有分级保护的功能。

②捡漏继电器应装设在总电源隔爆断路器的负荷侧和分路隔爆开关的负荷侧。

③捡漏继电器的选择应符合先行国标《剩余电流动作保护器口勺一般规定》GB6829和《漏电

保护器安全和运行的规定》GB13955口勺规定，额定漏电动作电流应不不不大于15mA,额定漏电

动作时间应不不不大于0.Iso

④与总电源隔爆断路器配合啊的捡漏继电器的额定漏电动作电流应不不大于30mA,额定漏电

动作时间应不不大于0.1s,但其额定漏电动作电流与额定漏电动作时间的乘积不应不不大于

30mAnSo

(4)防雷接地：

为了防止雷电波及隧道内引起瓦斯爆炸，所有进洞线路，包括动力电缆照明电缆、瓦斯监控

系统电缆及通信电缆均需在洞口安装避雷器。因此，在多种电缆向洞内敷设时，必须严格执行本

规定，安装与其相配套日勺氧化锌避雷器，洞口的防雷接地电阻不得超2欧姆且要定期检查测试。

进洞欧I其他风、水管线也必须在洞口处与专用保护接地极进行连接，以防雷电和静电传入洞内。

（5）备用电源：

根据有关规定，高瓦斯隧道主扇供电应配置两套电源，隧道内采用双电源线路，其电源线上

不得分接隧道以外的任何负载。为保证隧道通风、照明及监测系统等一级负荷供电，在公用电网

停电10分钟内，启动二台发电机组供应一级负荷用电。

电气设备防爆性能的I检查与处置：

①多种电气设备和施工机械的防爆安全性能，必须经专职人员检查，确认合格后方可容许进

洞使用。

②防爆性能失效的电气设备，应立即处理或更换。

③非专职电气值班人员，不得私自操作电气设备。电气操作必须使用专用工具。

3.6反坡隧道排水灵活处理的要点

在隧道双侧设置的排水沟，排水沟日勺大小要根据隧道的坡度和涌水量日勺大小确定。

抽水设备要根据隧道洞内涌水量日勺大小及集水坑汇水的状况而定，同步水泵日勺扬程要参照隧

道日勺坡度和起始点的高差，要尽量做到有一定的富余量。

3.7洞外防水、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，并在洞口增长截水横沟，防止地表水和施工排

水倒灌进洞，根据洞口水量状况可合适加大横沟断面，并在沟顶加盖铁板，做到排水和行车互不

影响。

3.8洞外污水处埋

将污水排放至洞口原有排水沟内，在通过沉淀池沉淀后（已建）排至原有道路边沟内。

3.9排水系统抢修

建立抢修小组，山风水电架子队长王磊担任组长，及时对出现问题部位进行抢修，并在生活

区储备潜水泵和水管，所有水泵配置均按使用一套、备用一套、维修一套日勺原则进行配置。

当水泵出现故障时，施工队立即联络风水电架子队长王磊，立即安装备用水泵，保证积水及

时排出，原水泵及时修理作为备用水泵待用。

当排水管路出现故障时，施工队立即联络风水电架子队长王磊，立即将水泵连接至备用排水

管，及时修复故障排水管作为备用排水管待用。

常见故障及处理措施见下表。

常见故障及处理措施

序号常见故障故障原因处理措施

1、检查，清除阻塞物。

2、调整电机方向，紧

1、进出口阀门没有打开，进出管路阻

固电机接线。

塞，叶轮番道叶轮阻塞

3、拧紧各密封面，排

2、电机的运行方向不对，电机缺相转

除空气。

速相对较慢。

4、打开泵上盖或者打

3、吸入管漏气。

开排气阀，排尽空气。

4、泵没灌满液体，泵腔内有气体存在。

水泵不出水/水流量局限5、停机检查、调整（并

5、进口供水瀑布足，吸程过高，底阀

1网自来水管和带吸程

漏水。

性使用易出现此现象）。

6、管路阻力过大，泵选型不妥。

6、减少管路弯道，重

7、管道、泵叶轮番道部分阻塞，水垢

新选泵。

沉积、阀门开度局限性c

7、清除阻塞物，重新

8、电压偏低。

调整阀门开度。

9、叶轮磨损。

8、稳压。

9、更换叶轮。

1、工作状态超过了额定的流量使用范1、调整流量，关小出

9功率过大闱。口阀门。

2、吸程过高。2、减少吸程。

3、泵轴承磨损-3、更换轴承

1、管路支撑不稳。

1、稳固管路。

2、输送介质内混有气体。

2、提高吸入压力、排

3、水泵产生气蚀现象。

水泵有杂音/振动气。

34、水泵轴承损坏。

3、减少真空度。

5、电机超载发热运行。

4、更换轴承。

1、机械密封磨损。

2、泵体有砂孔或者破裂。

3、密封面不平整。休整或更换零部件,同

4水泵漏水

4、安装螺栓松懈。

定紧螺栓

四、各项保证措施

4.1蛆织管理保证

在排水施工上不仅需要一套完善、合理H勺排水系统，还需在管理上予以加强，才能抵达预期

日勺效果。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H勺值班制度。隧道作业面的隧道排水平常工作坚持班长、副班长轮番24h值

班制，并制定抽水登记表进行统•管理，发现问题及时处理，汇总问题进行总结分析。

4.2安全技术保障措施

对施工技术人员进行技术和操作培训，针对某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保证电路安装口勺对的，检查转向与否对的，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。

水泵的冷却采用下一种泵站抽上来口勺水直接浇至排水泵上进行冷却0

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枳将导致堵泵。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，运用抽

水日勺高压水不停对进水口处进行冲搅，同步运用高压风进行冲吹，防止淤泥日勺淤积。

针对隧道施工的I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C

在集水泵进水口包裹铁窗纱，同步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i段时间后，须进行维护保养。

及时地进行保养和维修保证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小时轮番值班，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。

五、应急救援预案

为保证也许在将军山隧道施工中发生突泥涌水事故后，急救工作程序化、科学化、机动化，

把人员伤亡和经济损失减少到最小程度，并明确在急救预案中口勺机构设置和有关部门、人员在应

急中的职责，特制定本预案。

5.1应急资源

5.1.1人员

中铁十五局成贵铁路项目部桥梁分部成立以项目经理为组长，书记、副经理、总工程师为副

组长、各部门负责人、施工现场负责人、调度员、值班电工、抢险人员为组员口勺应急救援工作小

组。

5.1.2物资、机具、设备

报警系统及通讯设备：对讲机、、等通讯设备。

应急设施及机具：防爆电线、电缆、电灯、手电筒、应急灯、移动配电箱等照明所需物料；

装载机、挖掘机、自卸汽车、抽水机等抢险设备。

其他材料工具：钢筋爬梯、救生绳、救生圈、木材、型钢、铁锹、撬棍、钢丝绳，枕木等。

伤员急救设备：伤员担架、消毒剂、急救箱C

救护车辆及交通工具：指挥车、微型车、材料运送车等。

5.1.3洞内紧急逃生设施日勺设置：隧道两侧安装钢筋爬梯并挂逃生绳和足够数量的救生圈。

隧道内作业人员密集地段在拱部设置逃生平台并设急救箱。

5.2应急组织机构

5.2.1分部成立应急领导小组

组长：刘宪军

副组长：张德才、傅志宇、张家荣

组员：张晓琛、宋伯华、周良华、虎入林、杨洪德、李忠来

施工现场负责人：杨洪德

抢险人员：将军山隧道作业队全体施工人员

5.2.2责权

（1）组长刘宪军全面负责组织应急救援预案的编制、交底、培训和演习，负责启动、实行

以及调动所需人员、物料等资源的供应。

（2）副组长张德才、傅志宇、张家荣详细负责发生隧道突泥涌水事故后，应急预案口勺启动

和应急预案口勺全面实行。

（3）调度：负责信息搜集以及内外部（外部：当地政府、医疗救护部门的紧急联络）、

上下级的联络汇报工作，并按规定向上级等有关部门汇报：同步按照领导的决策和安排进行上传

卜达；做好急救_L作中车辆、物料、人员等的调遣，作。

（4）工程部门：负责隧道突泥涌水事故应急救援预案的编制和演习培训；负责应急救援期

间抢险方案日勺制定和风险再评价。

（5）安质部门：负责隧道突泥涌水事故应急救援预案欧I编制审核，不停完善应急救援预案。

参与应急救援期间抢险方案的I制定和风险再评价「

（6）物资部门：负责隧道突泥涌水事故应急救援预案所需机电设备、物资、材料的I配置。

（7）现场安全员：负责隧道突泥涌水事故应急救援期间人员的疏散，现场日勺保护和秩序日勺

维持等工作，并协助有关部门、人员进行事故调查和处理。

（8）财务部门：负责隧道突泥涌水事故应急救援期间所需资金日勺筹办、使用和管理。

（9）施工现场负责人：做好有关人员对隧道突泥涌水事故故应急救援预案日勺培训和演习工

作，并协助应急小组组员进行急救。

（10）抢险人员：在接到隧道突泥涌水事故消息后，立即组织人员在第一时间赶到事故现场

进行事故日勺抢险（救）工作并协助保护好事故现场。

5.3工作程序

5.3.1汇报、联络

（1）发生隧道突泥涌水事故后，施工现场负责人应尽量的组织疏散和抢险，并立即向分部

领导汇报，在通讯工具无法接通时，可采用传递方式，争取第一时间，进行救援。

（2）调度立即汇报项目部。

（3）项目经理应立即汇报项目部并召集应急领导小组组员，应急领导小组组员按照应急预

案中规定的责权开展工作。

5.3.2应急汇报

隧道突泥涌水事故发生后，项目负责人在1小时内将事故发生的时间、地点、伤亡人数及事

故H勺检要通过用或汇报当地人民政府安全生产监督管埋部门和上级主管部门。

5.3.3现场处理

隧道突泥涌水事故有人员伤亡时一般需要进行紧急救护，为了挽救遇难者的I生命，在事故现

场须毫不踌躇地采用如下急救措施：

（I）组织疏散围观人员、立即急救被困受伤人员，搀扶受伤人员离开现场救治，对重伤人

员立即送往大方县人民医院进行急救。

（2）立即进行现场封锁，无关人员严禁进入现场，并检查隧道突泥涌水事故后周围的I围岩、

初期支护状态，对有也许发生的状况进行处理，防止事态时深入扩大。

（3）对于现场的I某些被污染的火工材料、油料等应进行临时隔离保护措施，防止引起爆炸

和火灾。

（4）安质、工程部门派专人及时对事故现场进行摄影、录像，对现场进行认真、全面地勘

验，发现和搜集确定事故原因的多种痕迹、物证等。

5.4后续处理

5.4.1现场急救工作完毕后，对现场进行隔离，在进行清理工作的同步，加强对现场的保护,

现场要有人值班看守，防止闲杂人员入内。

5.4.2项目经理按《生产安全事故汇报和调