京张高铁东花园隧道降水及排水施工方案研究
铁路隧道防水与排水施工技术探讨
铁路隧道防水与排水施工技术探讨发布时间：2023-01-29T05:32:23.003Z 来源：《工程建设标准化》2022年第37卷16期作者：张秀伟[导读] 交通在经济发展中扮演了重要的角色，进出口贸易、区域之间的经贸往来都离不开交通，张秀伟丹大快速铁路有限责任公司摘要：交通在经济发展中扮演了重要的角色，进出口贸易、区域之间的经贸往来都离不开交通，而在陆上、海上等多种交通方式中，铁路在陆上交通的作用尤为突出。
而在某些特定的地区，为了保证铁路的畅通必须修建隧道。
因此，隧道的畅通就变得非常重要了，因为即使在暴风雪等恶劣气候条件下，铁路运输也不会受到影响，但在施工过程中，必须做好防水、排水等措施。
关键词：排水；铁路；防水；隧道；施工技术随着经济的发展，人们对运输的重视程度在不断提高，政府在铁路运输方面加大投入，推动了各国之间的经济、政治的发展以及与世界各国的政治往来。
而在铁路修建中很多特殊的地形都是需要修建隧道的，隧道工程则易受渗漏等因素的影响，若不能及时处理积水，将会对隧道造成损害，从而降低隧道使用寿命。
因此，必须寻找改善隧道排水和防水技术的途径。
一、隧道防排水重要性我国的铁路隧道工程可以追朔至上世纪50年代，那时的铁路隧道工程大多是采用常规的开挖方式，采用单层衬砌，但由于前期技术条件的限制，没有足够的防水措施，导致工程完工后往往会发生大量的渗漏。
二十世纪后期，随着新技术、新工艺、新材料的推广与运用，隧道渗漏问题得到了有效的解决。
随着时代的发展，高速铁路的建设速度越来越快，对隧道的综合性能和耐用性提出了新的要求，尤其是在隧道的防渗、排水等方面。
在隧道工程建设中，防水工程的施工质量直接关系到整个工程的质量，在施工中，对隧道防水工程的施工要求较为苛刻，应从设计方案、施工工艺、材料选择等方面进行严格的控制，以确保施工质量，在隧道工程中，要按照“防、堵、截、排、因地制宜、综合防治”的原则进行设计、施工。
为了降低渗漏对隧道的作用，采取合理的排水、防水等措施，确保了隧道的防水性能。
京张高铁河北段施工方案
京张高铁河北段施工方案一、施工目标京张高铁河北段的施工目标是确保高铁线路在河北境内的顺利建设与安全运营，提升区域交通效率，促进地方经济社会发展。
在施工过程中，我们将遵循国家及地方相关标准与规范，确保工程质量，努力打造一流的高速铁路工程。
二、组织架构为确保施工项目的顺利进行，我们将成立专门的项目部，下设工程部、安全部、质量部、环保部等部门。
各部门将协同合作，确保施工过程中的各项任务得以高效完成。
三、施工计划我们将根据工程实际情况，制定详细的施工计划，包括施工进度、人员调配、物资供应等方面的安排。
同时，将定期对施工进度进行检查与调整，确保工程按计划推进。
四、土地清理在施工前，我们将对涉及的土地进行清理，包括拆除现有建筑、清理杂物、平整土地等。
清理工作将遵循环保要求，减少对周围环境的影响。
五、土方设备为确保土方开挖与填筑工作的顺利进行，我们将选用先进的土方设备，如挖掘机、装载机、自卸车等。
同时，将合理安排设备的使用与维护，确保设备的正常运转。
六、施工质量我们将严格按照国家及地方相关质量标准进行施工，确保工程质量符合设计要求。
在施工过程中，将定期进行质量检测与评估，及时发现并解决问题，确保工程质量稳步提升。
七、安全管理安全是我们工作的重中之重。
我们将建立健全安全管理体系，制定详细的安全管理制度与操作规程。
同时，将加强对施工人员的安全教育与培训，提高员工的安全意识与操作技能。
在施工过程中，将定期进行安全检查与隐患排查，确保施工安全。
八、环境保护我们将高度重视环境保护工作，遵循“绿色施工”理念。
在施工过程中，将严格控制噪音、粉尘等污染物的排放，减少对环境的影响。
同时，将积极采用环保材料与技术，提高资源利用效率，推动可持续发展。
总结：本施工方案旨在为京张高铁河北段的顺利建设提供全面指导。
在施工过程中，我们将严格按照方案要求执行各项工作，确保工程的高质量完成。
同时，我们将不断总结经验教训，持续优化施工方案，为类似工程提供有益的借鉴与参考。
2022年北京冬奥会重点配套工程京张高铁东花园隧道贯通
2022年北京冬奥会重点配套工程京张高铁东花园隧道贯通佚名
【期刊名称】《施工技术》
【年(卷),期】2018(47)14
【摘要】2022年北京冬奥会重点配套工程、全国第一条智能化高铁——北京—张家口高铁东花园隧道2018年7月20日顺利贯通。
东花园隧道位于河北省张家口市怀来县,全长4 970m。
隧道最大开挖深度22m,隧道洞身位于常水位线以下3～5m。
【总页数】1页(P108-108)
【关键词】隧道贯通;配套工程;冬奥会;花园;高铁;北京;程京;张家口市
【正文语种】中文
【中图分类】TU986.2
【相关文献】
1.中国京张高铁东花园隧道贯通首创自动喷涂机器人技术 [J], ;
2.京张高铁东花园长大明挖隧道衬砌结构变形特征研究 [J], 周广平
3.京张高铁东花园隧道防排水设计与施工 [J], 凌云鹏; 岳岭; 吕刚
4.京张高铁东花园长大明挖隧道衬砌结构变形特征研究 [J], 周广平
5.京张高铁东花园隧道喷涂式防水设计施工技术 [J], 吕刚;王婷;刘建友;岳岭
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京张高速铁路明挖隧道基坑降水设计
京张高速铁路明挖隧道基坑降水设计在地下水位较高的地区进行基坑开挖施工，极易产生流沙、管涌、坑壁土体坍塌等工程事故，为了保证此类地区的基坑施工安全和工程质量，必须进行基坑降水。
一般工程状况和地质条件下基坑降水技术已较为成熟，相关技术和研究逐渐倾向于复杂地质环境及工程状况条件下基坑降水措施。
杨清源等［1］以深圳某地铁车站基坑工程为背景，进行基坑不完整井降水模型试验，通过试验数据进行曲线拟合得到基坑外降水曲线方程。
张楠［2］以上海虹口商城深基坑降水工程为例，运用现场抽水试验确定的水文地质参数来进行降水设计。
章昕［3］以地铁深基坑工程为例，结合结构设计和工程地质条件等详细介绍了在南京河西软土地区如何进行深基坑降水方案的设计、风险评估及施工。
卢海丰等［4］对大唐东营2×1 000 MW新建工程厂外循环水管道富水地层的深基坑开挖施工技术及控制措施进行了研究。
王朝晖［5］基于南京过江隧道明挖段深基坑对降水方案的设计要点作了重点研究。
侯玉洁等［6］针对天津滨海地区复杂软土沉积层厚度大、地下水位高、水量丰富、水动态变化幅度大、基坑降水易出现安全事故等特点，通过总结分析天津高银117大厦工程超大深基坑降水设计及施工经验，探讨了滨海地区双层承压水超大深基坑降水关键技术。
赛利亚的文化寻根主要通过记述祖母和家族历史的方式展开。
这种书写既是记述层面的，又是一种文化身份的寻根。
海洋工程和海上风电领域有很多学者都对风机基础展开了疲劳强度方面的研究[8-10]。
但大多都是针对导管架，水下三桩，水上三桩基础形式展开研究，虽然有部分学者对单桩基础开展了研究，但影响单桩疲劳的关键因素仍没有系统的阐述与说明。
本文针对上述问题，以某项目中的单桩风机基础为例，说明了影响单桩风机基础疲劳强度的主要因素。
关于高速铁路明挖隧道基坑降水设计方面的研究还比较欠缺，本文以京张高速铁路为依托对此展开探讨。
1 工程概况新建北京至张家口高速铁路JZSG-4 标东花园隧道为双线隧道，位于张家口市怀来县东花园镇。
铁路隧道基底新型降水技术研究
铁路隧道基底新型降水技术研究郭小雄;杜晓燕;付兵先;张千里【摘要】运营铁路隧道整体道床普遍存在基底下沉与翻浆冒泥等病害,在隧道基底病害成因分析的基础上,针对隧道内无交流电源、养护维修困难等诸多限制,研究形成集太阳能供电系统、自动控制系统等为一体的新型井点降水系统,实现“一井一泵一控制”的功能,并在太岚线路柏崖头隧道基底病害整治工程中应用,取得良好的工程效果,为类似工程提供参考.【期刊名称】《中国铁路》【年(卷),期】2014(000)008【总页数】3页(P40-42)【关键词】翻浆冒泥;井点降水;太阳能供电;自动控制;铁路隧道【作者】郭小雄;杜晓燕;付兵先;张千里【作者单位】中国铁道科学研究院铁道建筑研究所,北京,100081;中国铁道科学研究院铁道建筑研究所,北京,100081;中国铁道科学研究院铁道建筑研究所,北京,100081;中国铁道科学研究院铁道建筑研究所,北京,100081【正文语种】中文【中图分类】TU375.4基底翻浆冒泥是运营铁路隧道常见的病害之一，直接影响轨道结构的强度和稳定性，加剧了线路养护的难度[1]。
对翻浆冒泥病害的整治是运营铁路隧道维修施工中难度较大的工作，随着国民经济的发展，既有铁路车速和运量的不断提升，隧道基底翻浆冒泥病害越来越突出，严重制约着铁路的运输，危及行车安全。
地下水是形成翻浆冒泥的主要诱因之一，降低地下水位为目前整治隧道基底翻浆冒泥病害的主要措施。
基底降水整治的主要方法有增设单、双侧密井暗管水沟，增设集水井，井点降水等方法。
这些方法虽然能起到一定的作用，但存在工程量大、施工周期长、造价高等问题。
以太岚线路柏崖头隧道基底病害整治工程为依托，研究了一种适用于运营铁路隧道基底新型井点降水技术，为类似隧道基底降水工程提供了参考。
柏崖头隧道位于太岚线土堂—柳林河区间，为单线隧道，全长1 276 m。
该隧道进口至K23+883.35为直线，K22+883.35—K23+106.61为曲线，其他为直线。
京张高铁清华园隧道建造关键技术创新与应用
收稿日期:20190812;修回日期:20191022基金项目:中国铁路总公司科技研究开发计划重大课题(2017G007-B)作者简介:赵 勇(1969 ),男,正高级工程师,1991年毕业于石家庄铁道大学隧道与地下工程专业,主要从事隧道与地下工程设计研究工作,E⁃mail:jdzxzhaoyong@㊂第64卷 第1期2020年1月铁道标准设计RAILWAY STANDARD DESIGNVol.64 No.1Jan.2020文章编号:10042954(2020)01010907京张高铁清华园隧道建造关键技术创新与应用赵 勇1,吕 刚2,刘建友2,刘 方2(1.中国铁路经济规划研究院有限公司,北京 100038;2.中铁工程设计咨询集团有限公司,北京 100055)摘 要:京张高铁清华园隧道位于北京城市核心区,频繁穿越地铁㊁城市主干道和重要市政管线,周边建(构)筑物密集㊂存在周边环境复杂㊁环保要求严格㊁盾构始发接收难度大㊁安全风险高㊁工期紧张㊁防灾救援难度大等工程难题,设计及施工采用大直径盾构隧道㊁机械化全预制拼装㊁泥浆高效环保处理㊁大直径盾构变形控制及安全保障等技术,实现了盾构隧道施工可视化动态预测㊁动态监控与动态管理㊁盾构隧道结构机械化预制拼装,泥浆处理采用绿色快速絮凝压滤,形成了一套盾构隧道智能建造技术体系㊂关键词:铁路隧道;盾构法;全预制拼装技术;大直径盾构;施工可视化;泥浆处理技术;变形控制中图分类号:U455.43 文献标识码:A DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.201908120006Key Technology Innovation and Application of Tsinghuayuan Tunnel Construction in Beijing-Zhangjiakou High⁃speed RailwayZHAO Yong 1,LÜGang 2,LIU Jianyou 2,LIU Fang 2(1.China Railway Economic and Planning Research Institute Co.,Ltd,Beijing 100038,China;2.China Railway Engineering Design and Consulting Group Co.,Ltd,Beijing 100055,China)Abstract :Tsinghuayuan Tunnel of Beijing-Zhangjiakou High⁃speed Railway is located in the core area of Beijing,which frequently passes through the subway,the main road of the city and important municipal pipelines,and the surrounding buildings are dense.There are some engineering problems,such ascomplex surrounding environment,strict environmental protection requirements,difficult initial reception,small distance from important structures such as subway,high safety risk,tight construction period,difficult disaster prevention and rescue,and so on.The design and construction adopt the technology of prediction of large diameter shield tunnel,mechanized prefabricated assembly,high efficiency environmental protection treatment of mud,deformation control and safety guarantee of large diameter shield.And a set of intelligent construction technology system of shield tunnel is formed,such as visual dynamic prediction,dynamic monitoring and dynamic management,fully mechanized prefabrication and assembly of shield pipe piece,sub⁃rail structure fully mechanized prefabricated assembly,mud disposed of green rapid flocculation and filtration,and a set of intelligent construction technology system of shield tunnel.Key words :railway tunnel;shield method;prefabricated assembling technology;large diameter shield;construction visualization;mud treating technology;deformation control引言随着我国铁路工程和市政公路工程的大规模开发建设,在城市密集区域修建大直径盾构隧道的工程案例在不断增加:如北京铁路地下直径线[1-3]㊁天津铁路地下直径线[4-5]㊁上海虹桥综合交通枢纽[6]㊁上海长江西路越江隧道等工程[7-8]㊂北京铁路地下直径线连接北京西站与北京站,全长9151m,其中隧道全长7285m,占线路总长的79%,盾构隧道5175m,采用外径为11.6m 的盾构施工,最大开挖深度41m,最小覆土厚度1.5m,盾构施工先后安全通过护城河㊁天宁寺桥㊁西便门桥㊁地铁4号线宣武门站㊁与既有地铁2号环线南段平行布置㊂隧道主要穿越的地层为卵石层㊁圆砾层,局部为粉质黏土层㊁粉土层和粉质黏土层等土层,地层中存在准650mm的大直径卵石,并且存在砂层与卵石层的胶结,最大抗压强度约30MPa[9-11]㊂天津铁路地下直径线连接天津站和天津西站,线路全长约5005m,其中隧道长3312m,盾构区长度为2146m,采用1台直径11.97m的泥水盾构机从天津站端始发,盾构隧道管片外径11.6m,内径10.6m,每环管片纵向长度1.8m㊂地层主要为黏性土㊁淤泥质土㊁淤泥㊁粉土㊁粉砂及细砂㊂盾构隧道穿越海河㊁南运河㊁狮子林桥㊁金钢桥㊁慈海桥及其他多座景观区㊁房屋建(构)筑物,施工环境复杂㊁沿线地下管线和不明障碍物多,且受城市施工条件限制,盾构需在半径600m 曲线段接收[12-13]㊂上海虹桥综合交通枢纽迎宾三路隧道工程采用直径14.27m土压平衡盾构机,盾构穿越七莘路高架㊁北横泾㊁机场滑行道㊁机场主跑道㊁机场航油管㊁停机坪㊁101铁路及历史保护建筑物,掘进长度1862m㊂迎宾三路隧道于2009年开工,2011年3月22日全线贯通[14-17]㊂近年来,我国在城市密集区陆续修建了一些大直径盾构隧道工程,逐步积累了一些工程经验,相关技术水平得到了长足发展,但仍有一些理论和技术问题有待进一步深入研究,主要表现在:(1)大直径盾构隧道掘进对地层扰动的定量分析尚不够明确和完善,其中包括扰动范围㊁扰动程度㊁变形特征等[18-20];(2)盾构隧道穿越城市密集区建(构)筑物尤其是轨道交通繁忙线路的风险识别㊁评价㊁管理,以及应急安全保障措施和工后评价等问题;(3)城市密集区盾构隧道施工过程的可视化监控㊁预测技术;(4)城市密集区盾构隧道环保施工技术,尤其是泥浆的无害化处理技术[21-22];(5)大直径盾构隧道结构运营期长期健康监测的方法和分析评价体系㊂1 工程背景1.1 工程概况清华园隧道是新建北京至张家口高速铁路重点控制性工程之一㊂全隧位于北京市海淀区,于学院南路南侧入地,沿原京包铁路向北敷设,五环路内出地面,呈 V”形坡㊂隧道自南向北依次穿越学院南路㊁北三环㊁知春路㊁北四环㊁成府路㊁清华东路㊁双清路共7条主要市政道路和106条重要市政管线;同时,清华园隧道还上穿地铁12号(在建)㊁10号㊁15号线等3条地铁线,隧道近距离并行侧穿地铁13号线(隧道结构与桥桩最近处仅3.4m)㊂清华园隧道是目前国内位于城市核心区,穿越重要建(构)筑物最多的国铁单洞双线大直径盾构高风险隧道之一,是目前北京地区直径最大的盾构隧道,盾构隧道内径11.1m,外径12.2m㊂本隧区段设计速度目标值为120km/h㊂清华园隧道进口里程为DK13+400,出口里程为DK19+420㊂分段施工工法如图1所示㊂图1 清华园隧道施工区段平面示意(单位:m) 清华园隧道建成后,进入北京北站的列车将全部入地,实现了学院南路㊁成府路㊁清华东路道路立交(现有四道口㊁五道口㊁双清路道口等铁路道口将移除),这将有效缓解地面市政道路交通拥堵问题,减轻地面交通压力,改善出行环境㊂清华园隧道充分利用地下空间,达到了减少占地㊁降低环境影响㊁消除城市分割的设计目的,有利于城市区域合理规划㊂1.2 工程地质特征地层以第四系全新统人工堆积层(Q4ml)杂填土和第四系全新统冲洪积层(Q4al+pl)黏性土㊁粉土㊁砂类土㊁圆砾土及卵石土,地层参数见表1所示㊂011铁道标准设计第64卷表1 地层主要参数名称颜色密实度主要成分压缩性厚度/m①杂填土 中密建筑垃圾㊁碎石等中0.8~6.5②粉质黏土黄褐色中密含少量铁锰质氧化物,局部夹粉砂中0.4~21.5③卵石土黄褐色中密填充物主要为中粗砂中0.8~16.6④粉质黏土黄褐色中密含少量铁锰质氧化物,局部夹粉砂中1.8~12.5⑤卵石土黄褐色密实填充物主要为中粗砂中2.0~18.2⑥粉质黏土黄褐色密实含少量铁锰质氧化物,局部夹粉砂中4.1~13.21.3 水文地质特征清华园隧道隧址区主要含有上层滞水㊁潜水和承压水,其中上层滞水埋藏深度一般在3.4~5.7m,潜水分布在两个地层层位:①层间潜水的水位高程为31.86~34.40m(水位埋深为15.2~18.0m),②层间潜水的水位高程为23.50~27.50m(水位埋深为22.0~24.0m)㊂隧址区承压水埋深较大,对本隧道无影响㊂地下水对混凝土具微腐蚀性,对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性,在干湿交替条件下,对钢筋混凝土中的钢筋具弱腐蚀性,对钢结构具弱腐蚀性㊂2 清华园隧道技术难点及解决措施清华园隧道的技术难点及相应的解决措施如下㊂(1)隧道长距离穿越黏粒含量高的硬塑粉土和卵石地层,其中夹杂密实粉砂透镜体,易产生黏土糊刀盘及刀具磨耗严重等问题,施工风险较高㊂针对该地层,设计中对盾构选型和刀盘配备进行了专项研究,采用了常压换刀㊁刀盘自动冲洗等先进技术,制定了切实可靠的方案㊂(2)全隧近距离并行地铁13号线㊁穿越3条地铁线及7处繁忙的市政道路,重要管线多,周边建筑物密集,对地层变形控制要求极其严格,必须制定更明确㊁更周密㊁更安全的变形控制标准㊁措施和方案㊂为保证施工安全㊁满足地层沉降要求,设计施工过程中对多种施工工法和工艺进行了详细分析研究,最终选择采用泥水平衡盾构法施工,这是目前对沉降控制最有效的施工方法;同时,对每处风险源进行安全评估和风险等级划分,根据不同的风险等级,采取配套防护措施,对症下药,保证周边建筑物安全㊂(3)隧道周边分布居住区㊁学校及医院,对施工和运营振动㊁噪声㊁污染等要求严格,对环保施工和施工减㊁降振提出了更高的要求,通过采用控制盾构掘进参数和姿态,预制拼装等技术解决了环保施工的问题㊂(4)本线为2022年冬奥会交通保障工程,须在2019年底通车,受拆迁影响,施工滞后计划工期,剩余工期异常紧张,采用轨下预制拼装结构等技术极大提高了施工工效,缩短了工期㊂(5)隧道位于城市繁华区地下,断面空间狭小,防灾疏散救援结构布局及设备布置难度大,研发了繁华城区明洞盾构组合长大隧道防灾救援疏散综合技术,保障了运营安全㊂为更好地解决清华园隧道以上技术难题,为京张高铁建设做好技术保障,同时为以后类似工程项目积累经验,经铁路总公司研究批准,依托京张高铁清华园隧道工程,开展城市密集区复杂地质高风险大直径盾构隧道施工关键技术研究,其主要研究内容包括:(1)大直径盾构隧道掘进技术及周边地层扰动特征研究;(2)大直径盾构施工的城市轨道线路变形控制和安全保障技术研究;(3)盾构隧道洞内轨下结构的预制拼装技术研究;(4)大直径盾构隧道结构长期变形监测技术研究;(5)城市繁华区大直径铁路盾构隧道防灾疏散救援技术研究㊂3 主要创新成果及应用以京张高铁清华园隧道工程为依托,开展了复杂地质条件下高风险大直径盾构隧道施工关键技术研究,取得了如下创新性成果㊂3.1 首次提出了轨下结构全预制拼装技术,并在工程中成功应用清华园隧道轨下结构和附属管槽均进行预制化拼装建造,在国内首次实现了盾构轨下结构全预制拼装㊂3.1.1 全预制拼装技术的意义全预制拼装技术是指隧道的主体结构,包括支护结构㊁轨下结构㊁水沟电缆槽等均采用工厂化预制㊁现场拼装建造的施工技术㊂采用全预制轨下拼装结构,解决了现浇轨下结构施工对盾构掘进的干扰,实现了轨下结构和掘进作业平行同步施工,创新了盾构隧道设计建造理念㊂全预制拼装结构与现浇混凝土结构相比,该施工方法机械化程度高,施工速度快,预制构件运至现场即可利用机械进行拼装,大大提高了工人的工作效率和机械使用效率;工厂化预制件生产可实现构件的标准化,且对其做好防护措施后不受自然环境影响,可以充分保证预制件质量和批量化生产,构件统一生产的标准性和规范性也确保了现场施工的质量和效率;现场施工无需周转材料㊁无需占用大量材料堆场,施工时间大为减少,可有效降低盾构隧道的建设成111第1期赵 勇,吕 刚,刘建友,等 京张高铁清华园隧道建造关键技术创新与应用本;工厂化生产㊁现场拼装,除后续砂浆灌封,无现场混凝土浇筑,避免了商品混凝土到场不及时㊁甚至遇政策调整及天气情况影响无法开展混凝土运输的问题㊂3.1.2 轨下预制结构设计清华园隧道的管片㊁轨下结构及水沟电缆槽均采用了预制拼装结构,其中轨下结构采用三块箱涵拼装设计,即中间一块中箱涵,左㊁右两侧各一块边箱涵拼装而成,如图2所示㊂中箱涵分三种型号:A 型中箱涵长3.3m,宽1.98m,高2.805m;理论混凝土方量6.18m 3;该型箱涵用在清华园隧道轨下结构普通段㊂B 型中箱涵用于逃生通道楼梯段,理论混凝土方量7.53m 3,每100m 使用2块㊂C 型中箱涵侧壁开孔,理论混凝土方量5.991m 3,隧道每隔三㊁四百米设置一处该型箱涵,用于通风通道,共24块㊂边箱涵分A 和B 两种类型,A 型边箱涵用于普通段,与A 型中涵及B 型中涵两侧拼装,理论混凝土方量4.74m 3;B 型边箱涵侧壁开孔,与C 型中箱涵侧壁开孔相拼装,理论混凝土方量4.58m 3㊂图2 轨下预制结构示意3.1.3 轨下结构预制箱涵预制生产工艺主要分为钢筋㊁模板㊁混凝土三大工序㊂钢筋原材进场经试验室检验合格后,开料投入使用㊂直螺通过钢筋切断机切成指定长度,盘条通过调直切断机调直切断㊂切制完成的钢筋经过弯曲机㊁弯箍机加工,制成钢筋半成品备用㊂钢筋笼焊接在专用焊接胎具上完成,保证了钢筋笼的尺寸精度㊂焊接人员依次将箍筋㊁底筋㊁面筋等穿入胎具中,采用CO 2保护焊将钢筋笼焊接成型,经行车吊至指定区域存放㊂箱涵生产采用固定台座生产方式,箱涵钢模采用精度高㊁强度高㊁不漏浆㊁性能稳定且连续生产不变形的全新模板,根据生产任务及工期安排,投入13套中箱涵模型(其中包括1套逃生通道模型)和11套边箱涵模型(1套包括左右两块边箱涵模型)㊂搅拌完成的混凝土放至运输罐车中,由罐车运输至箱涵生产现场,由龙门吊吊运灰斗进行灌注作业㊂最终,混凝土在人工振捣棒作用下振捣成形㊂混凝土灌注完成后,进入下一块模型的生产㊂箱涵生产继续流转,当表面温度与环境温度相差符合要求,且达到拆模强度时,拆除相关预埋件,打开模板,由专门吊具吊出模具㊂龙门吊吊装箱涵进入洒水养护区,经过14d 的洒水养护,吊运至存放场继续养护存放至出厂㊂3.1.4 轨下结构拼装清华园隧道轨下结构采用3块独立箱涵拼装形式(2块边箱涵和1块中箱涵),中箱涵随盾构机掘进利用盾构机自带箱涵拼装机施工,边箱涵由特制边箱涵拼装机进行拼装,滞后于中箱涵,位于盾构机四号台车尾部㊂边箱涵预制件拼装机主要由车架㊁行走车轮组㊁行走驱动机构㊁小车供电㊁横移机构㊁四点起吊三点平衡机构㊁旋转机构㊁U 形吊具㊁箱涵件调整定位机构等组成㊂该设备可以将边箱涵预制件从运输车吊起,并平移旋转调整后移动到指定安装位置,最终将边箱涵预制件精确安装于中箱涵两侧,实现边箱涵快速施工㊂3.2 开发了大直径盾构施工过程可视化平台,实现了盾构施工的可视化监控和实时预测预报清华园隧道搭建了基于三维BIM 模型和VR 技术的可视化㊁信息化智慧施工管理监控平台,如图3所示,实现对掘进㊁拼装㊁注浆等施工环节的全过程管理和监控,同时实现了对风险的可视化实时预测和分析㊂盾构机采用常压换刀技术,有效降低施工风险㊂图3 可视化信息化智慧管理监控平台(1)基于清华园隧道沿线水文地质勘察㊁周边既有建(构)筑物相对位置关系调查及工程措施(包括盾构施工参数及防护措施)监控及数值模拟,实现了盾构掘进过程中地质条件㊁周边建(构)筑物㊁工程措施的数字化㊂通过以上方法,将地层资料及参数数字化后植入到施工系统中,盾构掘进过程中可以即时获取当前所处地质环境及风险源环境,同时可以获取盾构施工参数,如果需要施作防护措施,则防护措施信息及仿真结果同样可以在施工系统获取㊂(2)基于清华园隧道实测数据资料,建立了基于Peck 理论及神经网络理论的地层沉降预测模型,实现了盾构隧道施工引起地层沉降及周边风险源沉降的可211铁道标准设计第64卷靠预测及预测结果的可视化显示㊂通过对前期盾构施工引起地层沉降的实测数据的分析总结,基本摸清了清华园隧道在粉质黏土及砂卵石地层中施工引起地层沉降的规律,进而建立相应的预测模型,可对沉降进行可靠预测㊂同时,根据既有建(构)筑物与隧道的空间位置关系,可以进一步预测其施工变形响应㊂此预测结果可以在施工系统中可视化显示㊂(3)基于清华园隧道周边风险源的风险等级㊁变形控制标准㊁施工数据监测及沉降预测模型,实现了施工引起临近建(构)筑物危险性的实时预测预报㊂通过对沉降实测值的分析总结,对预测方法进行不断完善,当预测值在容许误差范围内,可与控制标准进行比较㊂如果预测值超过控制标准则报警;如果未超过控制标准则安全㊂当超过控制值,则需要反馈调整盾构施工参数㊂(4)基于清华园隧道地质条件㊁风险源㊁工程措施的数字化技术,实时预测预报及其可视化显示技术,建立了京张高铁清华园隧道智能建造系统㊂该系统可以实现盾构施工进度㊁盾构实时及历史掘进参数的即时显示,地层及风险源施工变形响应的实时预测与风险源安全状态的实时判别,监测数据的上传及测点历时曲线与沉降槽的绘制,盾构施工实时视频监控等功能,使施工人员的动态管理成为可能,为清华园隧道的信息化㊁智能化施工提供了坚实保障㊂3.3 研制了城市盾构泥浆环保处理技术,解决了盾构隧道泥浆运输和环境污染问题清华园隧道地处北京市海淀区境内,位于北京市城市核心区,盾构机在全断面黏土地层掘进,刀盘极易结泥饼,施工废浆量大㊁处理困难;粉质黏土地层长达1200m,粒径在50μm以下成分在粉质黏土地层中占比50%以上,目前此类黏土颗粒较难通过泥水分离设备分离,掘进期间需废弃大量泥浆㊂因施工地点位于北京市海淀区,无处理场地成为制约盾构施工效率的一大难点,同时受特殊性政策及北京市高标准环保要求的影响,泥浆处理也是制约施工的一大难题㊂为响应京张高铁绿色办奥运理念,清华园隧道盾构施工采用ZXSⅡ-2500/20泥水处理设备㊁压滤设备㊁离心设备相结合的泥浆综合处理技术,实现泥浆的循环利用,达到绿色环保㊁节能高效的施工目标㊂泥浆处理过程分为以下几个步骤:泥浆收集→泥浆改性→压滤(含送浆㊁建压)→排水→隔膜压榨→吹气脱水→卸料→管路冲洗㊂全部压滤流程均为PLC 自动控制,自动进行压滤流程切换;压滤后渣料含水率可低至23%,可以直接装车外运㊂压滤后回收的清水直接回调浆池与二级旋流后的泥浆混合,使比重还原到进泥所需之值,实现泥浆重复利用㊂3.3.1 技术原理(1)采用预筛分,一㊁二级旋流分离,实现盾构循环泥浆中砂㊁泥的良好分离㊂(2)采用脱水筛高频振动脱水,实现对外弃渣含水率≤23%,适合自卸汽车直接运输㊂(3)采用压滤设备处理多余的废浆来保证地面工程泥浆的零排放㊂(4)采用制调浆设备,实现盾构环流系统的流量平衡㊁物质平衡及环流泥浆调节与快速补偿㊂(5)采用PLC集中控制室远程控制模式,实现地面泥水处理系统的远程集中控制及实时监控㊂3.3.2 泥水处理设备泥水处理设备如图4所示㊂盾构掘进时排出的污浆由排泥泵经分配器分配后送入泥水分离设备的进浆槽,经过预筛分器的两层粗筛振动筛选后,将粒径在3mm以上的渣料分离;筛余的泥浆进入一级储浆槽,由2台渣浆泵分别给2套一级旋流器组进料,经过旋流除砂器分选,粒径微细的泥砂由下端的沉砂嘴排出,落入除泥筛的下层细筛,旋流除砂器的溢流进入一级中储箱,沿排浆管排出或进入一级或二级储浆槽,由二级旋流除砂器进浆泵泵入二级旋流除砂器组,二级旋流除砂器组底流口浓浆进入除泥筛的上层细筛,一㊁二级旋流器底流经细筛脱水筛选后,干燥的细渣料分离出来,筛下浆液进入一级储浆槽池;二级旋流器溢流自溜槽流入沉淀池或调浆池或二次除砂系统㊂图4 泥水分离设备3.4 探明了大直径盾构土层扰动特征,预确定了相应地层盾构施工关键参数,提高盾构施工安全度和工效通过现场监测㊁数值模拟和理论分析,探明了大直径盾构隧道施工土层的扰动特征,分析了盾构机的适应性,通过调整盾构掘进参数,减少了盾构刀盘的磨损,提高了盾构掘进速度㊂(1)针对大直径泥水盾构掘进对周边地层扰动,对3号井盾构掘进扰动情况进行了数值模拟与现场监测,得到了盾构掘进对周围土体的水平扰动特征,如图5㊁图6所示㊂土体的水平位移主要发生在盾构脱环之311第1期赵 勇,吕 刚,刘建友,等 京张高铁清华园隧道建造关键技术创新与应用后㊂盾构施工最终产生的应力释放率在0.13左右,显著地表沉降范围为隧道轴线两侧20m,应在盾构切口到达相应断面前12m(约1倍洞径)开始监控水平位移的变化,在盾构通过期间为重点监控防范阶段,当盾构刀盘通过相应断面超过20m(约1.6倍洞径)之后,可减小对相应断面的监控防范频率㊂图5 大直径盾构变形影响范围的数值模拟结果图6 清华园隧道沉降现场监测结果(2)针对盾构机进行掘进适应性分析,尤其是对两个盾构区间出现的特殊情况进行研究,总结了问题产生的原因及处理措施㊂主要针对2号井盾构区间掘进效率低㊁盾构机盾尾隆起及3号井刀盘刀具磨损等问题进行盾构掘进适应性分析,给出了相应的处理措施㊂(3)基于盾构掘进关键参数记录及地勘资料,运用数理统计的分析方法,确定了盾构施工掘进关键参数与地层参数之间的变化关系㊂刀盘扭矩㊁盾构推力及掘进速度表现出明显的分阶段性变化规律,当盾构掘进从粉质黏土地层进入到复杂互层,呈现出刀盘扭矩和盾构推力大幅变大㊁掘进速度变慢的趋势㊂对于掘进参数的选择与控制,盾构机操控人员应在保证掘进速度的前提下实时地根据地勘资料进行调整㊂(4)针对清华园大直径泥水盾构超浅埋始发问题进行了总结与分析研究,包括洞门端头土体加固技术等始发关键技术以及始发掘进参数控制,通过数值模拟确定了始发段加固范围,验证了加固技术的可靠性㊂始发段加固范围为盾构外轮廓线上㊁下㊁左㊁右各5m,隧道掘进方向17m,垂直隧道轴线方向22m㊂使用旋喷桩进行土体加固后,土体性质得到大幅改善,洞门破除后的土体满足稳定性要求㊂3.5 提出了大直径盾构施工对周边环境影响的变形控制和安全保障技术,最大程度减小了盾构隧道施工对周边建(构)筑物的影响清华园隧道盾构段工程是一项极复杂㊁高风险的工程㊂其风险控制主要存在以下几个问题:(1)理论研究不充分㊂风险分析长期来看具有较大的研究潜力,但目前相关研究较少,距离 工程精算”的目标相差甚远㊂(2)预测预报不准确㊂风险控制影响因素多而复杂,一般仅考虑主要因素,简化次要因素的影响,还无法做到精准预测㊂(3)监控量测不及时㊂建立隧道沉降测量严格控制网,监测数据未实现实时同步更新,信息反馈效应产生一定的滞后㊂(4)过程控制不精细㊂施工过程控制虽然可细化到每一步施工过程,但偏向宏观控制,控制精细化程度仍需进一步提高㊂因此,为保证项目的顺利实施,深入研究盾构施工过程的变形控制和安全保障技术十分必要㊂针对清华园隧道的风险特点,提出了盾构施工的城市轨道线路变形控制和安全保障技术,主要成果如下㊂(1)基于周边环境设施的重要性㊁与清华园隧道的接近程度㊁周边环境设施的状况,结合数值仿真方法,确定了隧道施工影响下的风险源及风险等级㊂根据以上方法共确定风险源48处,并给出其风险等级,确定重要风险源为:城铁13号线高架桥,成府路㊁北四环㊁知春路及知春路地铁站㊁北三环㊁大钟寺地铁站㊁学院南路㊂(2)基于既有建(构)筑物的损伤评估体系,结合数值仿真方法,确定了隧道施工影响下重要风险源的变形控制指标及其三阶段控制标准㊂通过数值仿真模拟施工过程并综合相关建(构)筑物的损伤折减系数制定其变形控制标准,根据北京市地铁运营公司对于跨越地铁工程列车安全运营有关规定或意见,将控制值的85%作为报警值,70%作为预警值,得到重要风险源的三阶段控制标准,其中主要风险源的控制标准如表2所示㊂(3)基于安全状态识别,通过地层变形过程预测㊁实时监测及大数据融合分析方法,提出了透明化施工方法,为盾构施工参数的合理选择提供了理论依据,实现了施工全过程的安全可控㊂建立了包括基于Peck 及神经网络的预测方法,通过数据学习预测盾构施工影响下的地层变形,结合变形的传播方式,进一步预测既有建(构)筑物的变形,通过与实测变形比对,进一步完善预测方法的完备性与准确性;通过实测变形与控制标准进行比对,判断其安全状态,若变形过大,则411铁道标准设计第64卷。
京张高铁正盘台隧道立体式多径路排水方案研究
收稿日期:20190826基金项目:中国铁路总公司科技研究开发计划重大课题(2017G007-B)㊂第一作者简介:王 磊(1986 ),男,2010年毕业于石家庄铁道大学土木工程专业,工学学士,工程师㊂文章编号:16727479(2020)01003705京张高铁正盘台隧道立体式多径路排水方案研究王 磊 于晨昀 吕 刚(中铁工程设计咨询集团有限公司,北京 100055) 摘 要:长大富水隧道施工过程中涌水风险高,工期紧张,对排水能力要求高,辅助坑道设置方案及排水方案对隧道施工及运营有着重要影响㊂根据正盘台隧道的工程特点及涌水涌渣情况,结合排水需求,合理地选择辅助坑道设置方案,采用辅助坑道为正洞,增开工作面,实现 长隧短打”,同时充分利用辅助坑道进行可控式排水㊁洞内储水仓㊁中心排水管分流等创新设计㊂多辅助坑道与正洞排水系统一起形成了立体式多径路的排水系统,有效降低了涌水淹井风险,保障了隧道工期,减轻了正洞防排水压力,可为类似工程的排水设计提供参考㊂关键词:铁路隧道;富水隧道;涌水;辅助坑道;可控式排水;储水仓;中心排水管分流;多径路排水中图分类号:U455;U453.6 文献标识码:A DOI:10.19630/ki.tdkc.201908260008开放科学(资源服务)标识码(OSID):Study on Drainage Scheme of Three⁃DimensionalMulti⁃Path Route in Zhengpantai TunnelWang Lei Yu Chenyun LüGang(China Railway Engineering Design and Consulting Group Co.,Ltd,Beijing 100055,China)Abstract :During the construction of long and water⁃rich tunnel,the risk of water inrush is high,the construction period is short,and the requirement of drainage capacity is high,thus the auxiliary tunnel setting scheme and drainage scheme have an important influence on tunnel construction and operation.According to the engineering characteristics of Zhengpantai tunnel and the situation of water and slag gushing,the auxiliary tunnel scheme in combination with drainage demand is selected properly.The auxiliary tunnel is adopted to increase working face for main tunnel to realize short excavation of long tunnel.At the same time,it makes full use of the auxiliary tunnel to carry out the innovative design of controllable drainage,water sump in the tunnel,central drainage pipe diversion,etc.And ultimately,three⁃dimensional and multi⁃path drainage systems are formed by using main tunnel drainage system and multi⁃type auxiliary tunnels.This scheme caneffectively reduce the risk of shaft flood due to water inrush,guarantee the construction period of the tunnel,reduce the pressure of water prevention and drainage of the main tunnel,and provide reference ideas for the drainage design of similar projects.Key words :Railway tunnel;Water⁃rich tunnels;Gushing water;Auxiliary tunnel;Controllable drainage;Water sump;Central drainage pipe diversion;Multipath drainage 随着我国铁路建设的快速发展,长大隧道日益增多,而长大隧道一般都伴有地质复杂㊁强富水㊁工期紧张等工程特点,施工过程中涌水[1-4]淹井事件发生的概率较高,且运营期间因隧道自身排水系统[5]的排水能力不足导致的隧底病害问题也日益突显㊂如不能将地下水及时排出洞外,会对隧道安全㊁质量及工期产生较大影响,故如何解决隧道施工及运营期间的排水问题就显得尤为重要㊂目前,国内学者对隧道的排水方案进行了诸多研究,陈宇[6]以蒙华铁路中条山隧道为工程背景,基于伯努利方程,结合工程中的两种排水系统布置形式,推导出了排水能力公式,为同类隧道排水系统的设计和优化提供了借鉴;要美芬[7]以厦深铁路梁山隧道为例,提出了带状深风化富水陡倾软弱构造环境中集成排水系统的技术措施和实施办法;贾元霞[8]结合乌鞘岭隧道建设特点,给出辅助坑道排水系统与正洞排水系统的衔接设计及洞内水沟水量平衡㊁洞外排水系统保温等工程处理措施;郑孝福[9]通过分析涌水规律及排水规律,介绍了几种辅助坑道施工条件下的强制排水方法;陈建国[10]介绍了某长大隧道斜井进入平导施工时发生的特大涌水淹井情况,拟定采用分阶段抽排水技术,同时给出了水源补给和抽排水端水头差变化的理论计算分析,为后续处理创造了良好条件;高文涛[11]分析了渝湘高速公路鹰嘴岩隧道涌水原因,提出利用静水压力反坡排水处理岩溶涌水的新技术,以解决涌水对隧道施工的影响;孙振[12]以长距离隧道反坡施工为工程背景,运用理论分析㊁最优化方法和现场试验等手段,提出了设置一㊁二级储水仓的总体排水方案,并介绍了竖井辅助排水系统;张怡兴[13]分析了高速公路隧道渗漏水原因,经过地质分析和水力学计算,提出采用泄水洞的方式对渗漏水水源进行引排的解决方案㊂以上学者对隧道排水方案进行了大量研究,但是同时运用可控式排水㊁洞内储水仓㊁中心排水管分流等创新技术,利用平导㊁泄水洞㊁斜井支洞㊁横通道㊁竖井等多类型辅助坑道[14-16],解决长大强富水隧道施工及运营期排水问题的研究并不多㊂以京张高铁崇礼支线正盘台隧道为背景,研究其立体式多径路排水系统㊂1 工程概况1.1 隧道概况正盘台隧道位于河北省张家口市境内,为新建崇礼铁路最长的隧道,起讫里程为DK30+425~DK43+ 399,全长12974m,最大埋深635m㊂所在区域最冷月平均气温为-9.6~-14.1℃,属于严寒地区特长隧道㊂该隧道为单洞双线隧道,设计速度250km/h,线间距为4.6m,隧道进口至出口的线路坡度为单面30‰上坡㊂正盘台隧道原设计4座斜井,斜井设置情况见图1㊂图1 正盘台隧道原设计平面示意 1.2 水文地质概况根据隧道施工期间开展的补充地质勘探工作,正盘台隧道位于侏罗系上统形成的龙关火山喷发盆地西部,为典型多期喷发㊁多期侵入的火山构造,盆地周边为太古界花岗质混合岩,后期花岗岩侵入形成相对隔水的基底,导致火山喷发盆地内基岩裂隙水封闭,空间上构成一内部富水的盆状构造;由于太古界花岗质混合岩时代早,受构造影响,基岩岩体破碎,在与侏罗系火山岩不整合接触时形成碎块状构造,强富水,其中隧道1号斜井~3号斜井区段为强富水段落㊂隧道岩性以侏罗系上统张家口组粗面岩为主,盆地外侧边缘局部发育有凝灰质角砾岩㊂受火山多期喷发㊁侵入影响,发育有潜粗面岩墙㊂受火山构造影响,陡倾节理发育,水平㊁缓倾节理不发育㊂火山盆地内部垂直向水力联系较强㊂受岩墙㊁缓倾节理不发育的影响,水平向水力联系相对较弱㊂2 涌水涌渣情况隧道施工过程中共发生两次较大规模的涌水涌渣情况,分别为1号斜井井身涌水涌渣㊁2号斜井工区正洞涌水㊂1号斜井井身施工至距正洞33.4m(斜井里程XJ1DK0+033.4)处时,工作面出现小量涌渣,并伴有流水,随后水量突然加大,并伴有大量涌渣,瞬时最大涌水量约为1000m3/h㊂超前水平钻孔揭示,工作面前方不小于15m长度范围为岩性接触破碎带,且存在较大塌腔,围岩极破碎,稳定性极差,强富水㊂2号斜井工区正洞大里程方向施工至DK35+407里程处,工作面出现大量涌水,根据现场测量情况,瞬时最大涌水量约7500m3/h,短时间内2号斜井工区正洞298m已开挖段落及斜井井身420m段落范围被淹没,且水面高程仍在持续上升(如图2)㊂紧急采用强制排水措施,现场配置15台抽水泵,其中200kW抽水泵6台,250kW抽水泵7台,90kW 抽水泵2台,总抽水能力达10×104m3/d㊂持续抽排45d后恢复隧道施工,此时涌水量仍达3000m3/h㊂图2 2号斜井涌水情况示意(单位:m)正盘台隧道涌水量大㊁持续时间长㊁水压大[17-18]等特点为我国北方隧道所罕见㊂3 立体式多径路排水方案研究1号斜井井底涌水涌渣及2号斜井工区正洞涌水的处理时间较长,且恢复施工后带水作业效率低,隧道工期严重滞后㊂加深水文地质工作表明,预测隧道正常涌水量由3.7×104m3/d调整为11×104m3/d,预测隧道最大涌水量由7.4×104m3/d调整为16.5×104m3/d,其中1号斜井工区最大涌水量为21500m3/d,2号斜井工区最大涌水量为93600m3/d,较原设计均有大幅增加,原设计的ϕ700mm隧道中心排水管排水能力不足㊂正盘台隧道为单面坡隧道,反坡排水区段长,机械排水耗能大㊁排水效率低,且地质条件复杂㊁水量丰富㊁水压大㊁带水作业施工难度大㊁涌水淹井风险高㊂3.1 研究过程1号斜井井底涌水涌渣后,涌水通道已形成,工作面前方存在较大塌腔,围岩极不稳定,预测有更大规模坍塌及涌水涌渣风险,且岩性接触破碎带位于1号斜井与正洞交叉口位置,挑顶施工风险极高,故采用了 正面封堵,两侧迂回”方案:对井底涌水涌渣工作面进行封堵,同时设置1-1支洞及1-2支洞迂回至正洞施工[19]㊂考虑到1号~3号斜井区段为全隧控制工期区段,同时该段为强富水段落,基岩裂隙水分布不均,且有一定水压㊂为探明水文地质条件,进行了超前正洞释水,降低正洞水压,减少正洞涌水量㊂1号~3号斜井区段设置平行导坑,进行超前正洞施工[20],并根据施工组织需要,设置横通道,增开工作面;3号斜井设置3处支洞,其中3-1支洞与平导相接㊂为增大隧道排水能力,尽快形成局部顺坡排水条件,结合现场实际,于1号斜井工区增设泄水洞[21],1-2支洞可为泄水洞开设工作面,利于泄水洞尽早贯通㊂为避免涌水后淹井,影响隧道施工,于1号及2号斜井工区设置储水仓,便于涌水后有一定的缓冲时间,保证人员㊁设备的紧急撤离,同时为抽排水设备的启动争取更多时间㊂考虑隧道内多工作面同时作业的通风需求,改善施工作业环境,分别于平导及3号斜井处设置ϕ3.0m 通风竖井,必要时可作为应急抽排水竖井㊂3.2 设计原则在解决隧道排水问题的设计过程中,遵循 利用坑道,以排为主,多措并举,兼顾工期”的原则,结合施工组织需要,充分利用辅助坑道和正洞排水系统,采用多种手段实现隧道内地下水的最大能力排放㊂3.3 排水方案说明因工期㊁排水㊁通风需要,正盘台隧道形成了复杂的辅助坑道网络㊂可利用辅助坑道,进行超前释水㊁顺坡排水㊁储水反排㊁控水限流等作业,同时结合正洞排水系统,形成多型式㊁立体式㊁多径路的排水通道㊂正盘台隧道总体排水方案见图3(图中仅示顺坡排水方向)㊂图3 正盘台隧道总体排水方案平面示意 (1)施工期排水方案1号斜井涌水涌渣 正面封堵”设计中,封堵墙预留准108mm泄水管,尾部安装阀门,当1-1支洞再次通过岩性接触破碎带时,可关闭阀门,避免注浆压力及浆液损失㊂正洞施工时,可打开阀门,以降低正洞水压,减少正洞涌水量,以此实现对周围地下水的可控式排放,如图4所示㊂在1号斜井工区,利用辅助坑道设置储水仓,水仓段依次低位下穿正洞及1号斜井,两端连通平导与泄水洞㊂泄水洞贯通前,利用水仓段的先施工段作为储水仓,当1号~2号斜井区段的平导发生瞬时超大涌水时可汇入储水仓,并及时采用抽排水设备通过1号斜井将水抽排至洞外,避免影响隧道正常施工;泄水洞贯通后,及时施工水仓段的后施工段,并设置1-3横通道,可实现1号斜井大里程方向平导及正洞内地下水的顺坡排放㊂1号斜井水仓段设计如图5所示㊂图4 可控式排水封堵墙设计图5 1号斜井水仓段剖面 在2号斜井工区,利用正洞隧底空间设置储水仓(如图6㊁图7所示),该水仓为8个独立水仓纵向设置,各独立水仓之间采用1m厚C35钢筋混凝土隔墙分离,每个独立水仓存水量为136m3,总储水量为1088m3㊂图6 2号斜井工区储水仓平面示意设备区配置不同功率的抽排水设备,并进行合理级配,当2号斜井工区大里程方向正洞及平导工作面发生涌水时,根据涌水量大小,可分级自动启动抽排设备㊂(2)运营期排水方案图7 2号斜井工区储水仓横断面示意平导与正洞间的横通道封堵时,在横通道底部设置排水管,将隧道侧沟与平导连通,将正洞侧沟内的水引排至平导,减轻正洞排水压力,并依次通过水仓段㊁泄水洞顺坡排至洞外㊂隧道进口为低洞口端,为解决中心排水管排水能力不足的问题,同时考虑低洞口端出水口因水量过小引起的冻结问题,于1号斜井水仓段下穿正洞位置的中心排水管检查井内设置水量调节装置,对正洞中心排水管进行分流设计,实现中心排水管的水量控制,如图8所示㊂图8 正洞中心排水管分流设计(单位:cm)检查井内设置直径为70cm的弧形水槽,水槽与井内两端的中心管连接,当上游中心排水管内水面高于弧形水槽边缘时,高出部分的水量自然落入下方的水仓段内,然后通过泄水洞顺坡排至洞外㊂可通过调整水槽边缘的高度,达到调节中心排水管内水量的目的㊂除衬砌背后环纵向排水盲管㊁侧沟㊁中心排水管等常规排水措施外,还于仰拱填充内的左㊁右线线路外侧及隧道中线位置设置三道纵向通长40cm宽㊁1.5mm 厚的HDPE凸壳型排水板,并在每处仰拱施工缝位置设置1道横向1.5mm厚的HDPE凸壳型排水板㊂横向排水板与纵向排水板连通,纵向排水板直接接入中心管检查井,可将因施工缺陷造成的施工缝㊁变形缝漏水及时引排,避免隧底产生病害㊂4 结束语(1)正盘台隧道为我国北方地区典型的长大强富水隧道,可通过合理设置辅助坑道㊁增加工作面等方式提高排水能力,实现了释水㊁排水㊁储水㊁控水等多种功能,较好地解决了隧道工期及排水问题㊂(2)隧道涌水淹井后,损失大㊁处理时间长㊁费用高,尽早实现顺坡排水对降低安全风险㊁提高施工效率㊁控制工程投资尤为关键㊂(3)经过现场验证,可控式排水封堵墙㊁洞内储水仓㊁中心排水管分流等创新设计应用效果显著,施工易操作,较好地达到了设计目的,可为类似工程提供参考和借鉴㊂参考文献[1] 鲜国,石少帅,赵勇,等.强富水隧道下穿河段突涌水灾害综合防控方法研究与应用[J].隧道与地下工程灾害防治,2019,1(2): 74-82.[2] 何平,李建强,王佳亮.武广客专某隧道涌水突泥成因及整治措施研究[J].路基工程,2019,202(01):225-229.[3] 谭忠盛,王秀英,万飞,等.关角隧道突涌水防治技术体系研究[J].土木工程学报,2017,50(S2):1-7.[4] 关宝树.漫谈矿山法隧道技术第十五讲 隧道涌水控制技术[J].隧道建设(中英文),2017,37(2):115-122.[5] 赵勇.隧道设计理论与方法[M].北京:人民交通出版社股份有限公司,2019:438-445.[6] 陈宇,董琪,王媛,等.山岭隧道运营期排水系统排水能力研究[J].河南科学,2018,36(9):1414-1420.[7] 要美芬,林本涛,张俊儒.梁山隧道带状深风化富水陡倾软弱构造集成排水系统研究[J].石家庄铁道大学学报(自然科学版), 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京沪高速铁路NI-3标段防水施工方案
新建铁路南京枢纽NJ—3标聚脲防水层施工方案单位：中铁四局南京铁路枢纽NJ-3标项目经理部编制：审核：批准：聚脲防水层施工方案1概述1。
1本作业指导书适用于中铁四局南京铁路枢纽NJ-3标CRTSII型板式轨道段落的聚脲防水层施工控制。
1.2喷涂范围：防护墙内侧：CRTSII型板式轨道板底座下采用底涂+喷涂聚脲防水涂料;底座板以外采用底涂+喷涂聚脲防水涂料+脂肪族聚氨脂面层。
防护墙外侧:采用聚氨脂防水涂料+C40纤维混凝土保护层。
1.3编制依据：《京沪高速度铁路桥梁混凝土桥面喷涂聚脲防水层暂行技术条件》（科技基【2009】54号)《客运专线铁路常用跨度梁桥面附属设施》（通桥【2009】8388A)《聚氨脂防水涂料》(GT/T19250-2003）《铁路桥涵施工规范》（GT/T10203—2002）《新建时速300~350公里客运专线铁路设计暂行规定》（铁建设【2007】47号)1。
4工程概况:秦淮新河特大桥42孔梁（含连续梁)，全长1489m，防水层13103m2；大定坊特大桥46孔梁（含连续梁），全长1555m，防水层13684m2；石干特大桥86孔梁（含连续梁）,全长2843m，防水层25018m2;合计防水层51805m2.2施工准备2.1作业指导书编制后,在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸,澄清有关技术问题,熟悉规范和相关技术标准。
制定施工安全保证措施，提出应急预案.2.2 人员配备：在聚脲防水层施工前组织施工操作人员进行上岗培训，经考试合格后允许上岗。
3基本设计及工艺流程3.1京沪高铁聚脲防水层基本设计及要求京沪高铁聚脲防水层构造示意图3.2桥面施工方案流程图4桥面处理及防水层施工4.1整体要求混凝土桥面最少养护7天，表面强度达到设计要求，基面必须坚实、平整、干燥、洁净，无明显凹凸不平、洞眼、裂缝、无浮浆、脱模剂、油脂等污物,缺陷处应用聚合物砂浆或专用腻子修补。
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第17卷第2期 石家庄铁路职业技术学院学报 V O L.17N02 2018 年 6月JOURNAL OF SHIJIAZHUANG INSTITUTE OF RAILWAY TECHNOLOGY J u n. 2 0 1 8京张高铁东花园隧道降水及排水施工方案研究周立(中铁十八局集团第四工程有限公司 天津300222)摘要：京张高铁东花园隧道地区工程水文地质条件复杂，针对隧道施工中的降水、排水技术提出了处理对策，制订了安全、经济、高效和环保的降水、排水施工方案，保证了工程的顺利进 行，为建设环境类似的工程提供参考。
关键词：隧道排水施工降水施工中国分类号：U442 文献标识码：A文章编号：1673-1816(2018)02-0012-051工程概况新建北京至张家口铁路JZSG-4标东花园隧道位于怀来盆地，双线隧道，进口里程DK82+770, 出口里程DK87+740，全长4970m，地势南高北低，最大覆盖层厚度8.1m。
隧址左侧为既有京包铁 路，距离京包铁路最远距约350米位于东花园隧道DK84+530处。
右侧为官厅水库，距离官厅水库 最近距离为1.7公里位于东花园隧道DK86+930处。
设计时速350km/h,隧道内采用CRTS I型双块 式无砟轨道，全隧采用明挖法施丁，明洞结构采用钢筋混凝土结构。
2水文地质情况(1)地表水勘察期间未见地表水。
(2)地丨、'水地K水类型为孔隙水，主要赋存于笫四系洪坡积层中，受大气降水补给，水位及水量随季节变 化较大，沿洪坡积层中的空隙渗流或排泄。
太师庄村附近（DK83+000〜DK88+400)地卜'水位埋深 1.9〜6m,地>水位高。
渗透系数：粉质粘土 0.1m/d、粉土 lm/d、粉砂5m/d、细砂10m/d、中砂20m/d、粗砂50m/d、圆烁石100m/d。
(3)隧道涌水量计算根据现场调查，结合区域资料综合分析，预测隧道大部分地段在枯水季节涌水量较小，地K水 不发育，水位埋深较深，低于隧道洞底；但在丰水季节，地K水位升高，地表水量丰富，隧道涌水 量可能增加。
采用大气降水入渗法对隧道涌水量进行计算预测[u]。
涌水量分部见表1。
收稿 H 期：2017-09-10作者简介：周立（1983-)，男，湖北恩施人，本科，工程师，研究方向施工技术与施工管理。
12第2期 周立京张卨铁东花园隧道降水及排水施丁方案研究表1涌水量分布表范围长度正常涌水S最大涌水量起点里程终点里程(m)(m3/d)(m3/d)DK82+770DK87+7404970236162354243(4)官厅水库与本工程关系东花园隧道位于官厅水库的东南侧约1.7公里，勘察期间隧址区内地卜'水位470.97〜482.13m，且主要集中在474.0〜476.0之间，地下水位较官厅水库水位高（最新勘察显示官厅水库水位高程为 472.842m),隧道平均地表高程482.29,基坑底面最低标高461.86，闪此东花园隧址冈属于官厅水库 的补给区。
官厅水库百年设计洪水水位为480.92,洪水时地下水位可能改变渗流方向，抬高隧址区 的地K水水位2〜4m,对东花园隧道的抗浮设计与施工产生影响，水位埋深约0〜2m。
3降水设计地面粘土回填夯实13_______________________右家庄铁路职业技术学院学报_____________________2018年第2期________________________隧道区段内DK83+090〜DK87+540段采用管井降水为主，排水沟明铺排水为辅；井点间距约 6m，布置于基坑两侧坡顶及平台处，井深为仰拱外缘平台+6m，共设置2967 口井。
降水井位置横断 面不意图见图1。
根据地勘报告、设计图纸及指导性施工组织设计要求，本隧道基坑降水以管井降水为主，排水 沟明铺为辅。
降水井孔直径0.7m，井管直径0.4m,过滤层厚度0.15m。
降水井自井口至底部上0.5m 部为直径0.4m钢筋笼结构，笼底用016交叉筋封闭并包网（详见图2),降水井井口往下0.5m范围 用粘土回填穷实，其余部分采用3〜15m m碎石过滤层填充。
4排水设计在开挖基坑的四周设排水明沟，每隔20m左t设一集水井，使基坑内渗水与施I:废水汇入其中，再用水泵抽入沉淀池中，经处理达标后排放。
为防止地表水流入基坑，在基坑开挖轮廓线设截水天沟，每隔20〜30m左厶设一集水井，将截 水先排至沉淀池沉淀后排放。
边挖边加深水沟和集水井，保持沟底低于基坑底不小于0.5m，集水井 低于沟底〇.5m。
25 60 50110 25图3临时排水沟大样图（单位：cm)修,1违临时I水f沟r.水Ijtf-.排张家「丨方^丨\北京方h图4作业区交通组织及排水走向开挖前修建施:丨:便道及临时排水设施[3]，见图3。
由于该隧道为全明挖隧道，纵向作业距离较长，为保证边坡稳定，在开挖线外设两侧施I:便道，便道宽4米，基层采用卵砾石十厚度不小于40cm，表层采用水稳层满足施I:需求。
临时排水沟是降排水系统的主动脉，浇筑前做好防水措施保证不渗 漏确保边坡稳定，排水畅通。
排水出口设沉淀池，沉淀后沿老河道修建排水渠排放。
施I:便道与水 沟之间设防护栅栏，栅栏高1.2m。
横向临时便道、横向临时水沟及防护栅栏随施I:作业面随时调整。
14图6第二阶段施工计划第二阶段DK 87+095-DK 87+740共分为2个作业面施工，京包改线施工完后开始第二阶段施工。
东花园隧道每个工作面配一台内外模整体台车，一台自动液压式的钢筋台车，确保按期完成东花园[B J吋程拉台乍开始里图5第一阶段施工计划每丄作而进S150WJJ 有效丄期2.5个JJ330每丄作而进度150WJJ有效丄期2.5个Jj315:访台乍中间〇T -H ；开1Q "m 挖■：n开'•〇r -^i始.'•G B 吋.幻 T ~1间中.'I 'Q T ^-l间m .M 通通时't --'''r —间..持2含台乍43Jt g |E J T —^m -:.14.通员通时i -H间第2期___________________周立京张卨铁东花园隧道降水及排水施丁方案研究作业区交通组织及排水走向见图4。
根据设计给出的永久排水线路结合现场情况，永临结合，减少对周边环境的破坏。
排水线路初 步定在DK 83+650、DK 84+900、DK 86+010里程处利用老河道作为引排水路线，开挖底宽0.5m 、上 口宽1.5m 、深0.5m ，在距正线兰100m 处设置二级沉淀池，将抽排的大量地下水进行污水处理，达 标后引排至官厅水库。
5工期安排为保证永花园隧道能按工期顺利完成，隧道施工任务计划分为2阶段。
第一阶段DK 82+770-DK 87+095共分为4个作业面施工，配备4套衬砌台车。
京包改线位于DK 86+817处，4#台车先施工该区域，确保京包改线段隧道尽快施工，为下一步尽快施工京包改线 提供施工作业面。
进度150m/ j j 每丄作而迸度150m/J j每丄作而进I5l:50w) j 每丄作而进度l:)0m/ J J 有效X 期8个jj有效丄期8个U有效丄期7个有效工期7个117511851005990O T -+--s -n91 X,&--乍台1-L81 ,8,9§°6?ZS {1--'-8’9I0S隧道进n开始吋间15_______________________右家庄铁路职业技术学院学报_____________________2018年第2期________________________隧道。
施工阶段划分见图5、图6。
6质量保证措施(1)为确保按质按呈完成施:丨:任务，必须根据国家、省、市的施:丨:规范、规程、规定以及:丨:程 项0施:丨:特有的要求，进行全过程的施:丨:质呈控制。
(2)建立健全施I:现场I:程质呈管理制度和I:程质量责任制，并将各项管理职责层层分配到每 个管理人员、班组直至每个操作:丨:人，层层落实考核，实行芡优罚劣制度，以促进:丨:程质呈管理。
(3)严格执行“二级技术交底”制度，将设计图纸的主要概况和意图、主要地质条件和主要地 质水文条件、主要管线情况、施I:方案主要内容和施艺重点控制项0、质量0标及其主要保证措施、主要施I:注意事项等逐层进行交底，最终使操作I:人掌握并能够按章操作。
7结语新建北京至张家口铁路JZSG-4标东花园隧道丁程水文地质条件复杂，针对隧道施丁中的降水、排水技术提出了处理对策。
隧道区段内DK83+090〜DK87+540段采用管井降水为主，排水沟明铺排水为辅；为防止地表水流入基坑，在基坑开挖轮廓线设截水天沟，开挖前修建施丁便道及临时排水设施，为东花园隧道按丁期完成施丁提供了保障。
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