深层隧道排水系统技术浅析
隧道施工排水工艺解析

隧道施工排水工艺解析隧道是现代城市交通建设中不可或缺的一部分,而隧道施工中排水工艺的选择和应用更是至关重要的环节。
本文将从排水工艺的背景、应用、技术特点和未来发展进行探讨,以便读者对隧道排水工艺有更深入的了解。
1. 排水工艺的背景隧道作为人类社会基础设施的重要组成部分,不仅在交通运输中起到重要作用,同时也面临着诸如渗水、滑坡和坍塌等问题。
因此,在隧道施工和运营中,排水工艺的选择和应用是必不可少的。
隧道排水工艺的发展,旨在解决隧道施工和运营过程中的排水问题,确保隧道的安全运行。
2. 排水工艺的应用在隧道施工排水工艺中,常见的应用包括明渠排水、隧道钻孔排水和管道排水等。
明渠排水适用于较小的隧道,通过设置排水渠将渗水导流至外部;而隧道钻孔排水则适用于较大隧道,通过在隧道壁面钻孔并注入填充材料来控制渗水。
此外,管道排水则是将管道布置于隧道底部,通过排水泵将渗水抽出。
3. 排水工艺的技术特点通过对排水工艺的技术特点的探讨,可以更好地理解其优势和不足之处。
隧道排水工艺的主要特点包括施工简便、运行效率高和适应性强等。
施工简便是指排水工艺的实施和操作相对简单,不需要复杂的设备和工艺流程。
运行效率高是指排水工艺能够快速、高效地将渗水排除,确保隧道的干燥与安全。
适应性强是指排水工艺能够适应不同类型和规模的隧道,满足不同地质条件下的排水需求。
4. 排水工艺的发展趋势随着科技的不断进步,隧道排水工艺也在不断发展和创新。
未来的排水工艺将更加注重环保和节能,以满足可持续发展的需求。
同时,隧道排水工艺将更加智能化,通过传感器和自动控制系统实时监测和管理渗水情况,提高排水效果。
此外,新型材料的应用也将改善排水工艺的性能和可靠性。
5. 排水工艺的案例分析通过对一些典型隧道排水工艺的案例分析,可以更好地了解不同排水工艺的特点和应用。
例如,某城市正在建设的地铁隧道,采用了隧道钻孔排水工艺,通过在隧道壁面钻孔并注入聚合物材料,成功解决了隧道渗水问题,确保了地铁的正常运营。
隧道施工中的地下水排泄与管道布置技术要点解读

隧道施工中的地下水排泄与管道布置技术要点解读隧道施工作为大型工程的一部分,涉及到地下水排泄与管道布置技术。
本文将从不同的角度分析和解读隧道施工中地下水排泄与管道布置的技术要点。
一、地下水排泄技术要点解读地下水排泄是隧道施工中最重要的一环,它关系到施工期间和隧道建成后的稳定运行。
地下水位的控制和排泄是确保隧道施工顺利进行的关键。
首先,地下水位的监测是地下水排泄的前提。
在施工前,需要对隧道附近的地下水位进行长期实时监测,了解地下水位的变化规律。
这能够帮助工程师们做出合理的地下水排泄方案。
其次,地下水排泄的方式多样,常用的方法有抽水、降水井和渗流排泄方法。
根据地质条件和隧道施工的需要,工程师会选择适当的地下水排泄方式。
在选择时需要考虑周边环境的影响和水的排放量,确保排泄方式的可行性和经济性。
此外,地下水排泄还需要配合其他施工工艺,如围岩预处理和隧道支护。
通过合理的地下水排泄,可以降低支护工作的难度和风险,提高施工的效率和质量。
二、管道布置技术要点解读在隧道施工过程中,管道布置是确保工作环境安全、施工顺利进行的重要环节。
管道布置涉及到排水、通风和供电等多个方面。
首先,排水管道的布置需要根据地质条件和隧道设计要求确定。
在隧道周围设置排水管道,可以及时排除地下水和雨水,保持工作面的干燥。
同时,合理的排水管道布置还能减少施工过程中的积水和渗漏,提高施工安全性。
其次,通风管道的布置也是重要的技术要点。
隧道内部的气体需要及时排除,保持空气流通,为施工人员提供良好的工作环境。
通过设置合理的通风管道和风机,可以有效控制气体污染和温度变化。
另外,供电管道的布置也需要考虑施工和运行的需要。
隧道内部需要供应照明和电力设备所需的电力。
因此,供电管道的布置需要满足供电安全的要求,同时要考虑通道的结构和施工的便利性。
综上所述,隧道施工中的地下水排泄与管道布置技术是保证工程顺利进行的关键。
通过合理的地下水排泄和管道布置,可以提高施工效率,保障工程的质量和安全。
隧道工程施工排水分析

隧道工程施工排水分析导言隧道结构防排水应采取“防、排、截、堵相结合,因地制宜,综合治理”的原则,充分利用结构自身防水能力,并构筑隧道结构内外完善的防排水系统。
施工分析1、围岩注浆堵水这种技术就是在隧道围岩的富水段地层作灌注浆液处理,从而达到封堵地层产生渗水的缝隙,减小隧道渗水概率。
在注浆时,如果技术或围岩结构发生较大变化,对地表安全产生威胁时,应立刻降低注浆压力,或更换可注比较强的材质,改变注浆参数,再进行注浆处理。
如果发生堵塞、串浆,需采取间歇性注浆的方法,直到停止注浆。
然后需采用凝固性强的注浆材料,缩短其胶凝时间,对串浆的部位做封堵处理。
2.喷射混凝土喷射混凝土因密实度和强度都较低,在围岩变形中,易产生大量不规则裂缝,因喷射混凝土技术把握较难,把握不好渗透效果就会较差。
从围岩渗透出来的地下水,很容易渗透到喷射混凝土与防水层中间。
有了防水层的阻挡,地下水无法渗入隧道,而是会受重力的影响在防水层与喷射混凝土中间渗透。
如果围岩渗水量很小,可通过这些间隙达到排水目的。
3.防水层与二次衬砌间防水层对于隧道的排水效果起到关键作用。
而防水层因为施工的方法及种种原因,都可能会让防水层在隧道施工中遭到损伤,这些损伤一旦出现,防水层外的地下水,会因为压力穿过防水层,逐渐被渗透到二次衬砌混凝土上。
而防水层与二次衬砌凝土之间的间隙太小,又没有设置相关的排水通道,两者间因渗水会造成下排压力的增大,这样渗水因为没有有效途径排出,很可能沿着隧道纵向扩散。
通过防水层被损伤的部位,或没有合好施工缝隙产生渗漏。
因此,两者间的排水设置也相当重要。
4.衬砌混凝土对隧道进行衬砌混凝土处理是防水工序最后一个步骤,因此,对于衬砌混凝土,要求有足够的强度外,还需有足够强的抗渗透性,把守好防渗的最后一关。
在进行衬砌灌注时,应从混凝土泵最远处开始施工,这样便于连续作业。
为能够让其输送管安设后,不再随便移动,以便影响其质量,在靠近灌注工作的输送管外有连接软管,作业窗口另设漏斗。
城市深层排水隧道工程技术标准

城市深层排水隧道工程技术标准城市深层排水隧道工程技术标准一、前言城市深层排水隧道工程技术标准是指在城市建设中,为了有效地排解深层雨水、废水或者地下水而进行的隧道工程施工所需的技术标准。
随着城市化进程的不断加快,城市排水难题日益凸显,深层排水隧道工程技术标准的制定和实施具有重要意义。
二、城市深层排水隧道工程技术标准的原则1. 安全性原则在施工和设计过程中,应充分考虑隧道及其设施的结构强度和稳定性,确保在恶劣环境下也能正常运行。
2. 环保原则在设计隧道工程时,要注重节水、减排,通过技术手段最大限度地降低排水对环境的影响。
3. 经济合理原则在满足功能要求的前提下,合理控制投资成本,获取最大的经济效益。
4. 可持续发展原则考虑当地水资源可持续利用,加强水资源保护,实现水资源的合理利用和循环利用。
三、城市深层排水隧道工程技术标准的设计和施工1. 地质勘探在进行城市深层排水隧道工程设计前,必须进行地质勘探,了解地下当前状态,避免设计过程中出现意外。
2. 材料选用在隧道工程施工过程中,应根据地质情况和隧道使用环境选取适当的材料,保证隧道的牢固和密封。
3. 排水管道设计在深层排水隧道工程设计中,应充分考虑城市排水系统的整体性,合理设计排水管道的走向和连接方式,以提高排水效率。
4. 设备选型在隧道工程施工中,应选择高效、节能的设备,提高运行效率,减少资源浪费。
四、城市深层排水隧道工程技术标准的实施策略1. 技术培训为了确保隧道工程施工的质量和安全,需要对相关人员进行技术培训,提升其工作技能和安全意识。
2. 监测管理隧道工程施工结束后,应建立相关监测体系,对隧道运行情况进行实时监测,及时发现问题,解决隐患。
3. 维护保养定期对深层排水隧道进行维护保养,保证设施的完好,延长使用寿命。
五、个人观点与理解城市深层排水隧道工程技术标准的制定和实施对城市建设和环境保护都具有重大意义。
通过严格执行相关技术标准,可以提高城市排水系统的效率,有效减轻城市排水压力。
隧道工程中的排水施工方法

隧道工程中的排水施工方法一、引言隧道工程中的排水施工方法对于确保工程的安全和可持续发展至关重要。
本文将探讨在隧道建设中常见的排水施工方法,以及它们的应用和优缺点。
二、隧道排水施工方法1. 钻孔排水法钻孔排水法是隧道工程中最常用的排水施工方法之一。
该方法通过在隧道地表或侧墙钻孔,并向孔内注入排水剂,以提高地下水位以下的地层排水能力。
通过钻孔排水法,可以降低隧道周围水位,减少渗流压力,提高工程的稳定性。
优点:技术成熟、应用广泛,对地下水位控制效果好。
缺点:成本较高,施工时间较长。
2. 排水沟排水法排水沟排水法是一种通过排水沟将进入隧道的地下水引流出来的方法。
在隧道挖掘过程中,可以开挖并设置排水沟,通过排水沟将地下水引流至隧道外部。
这种排水施工方法适用于地下水位较浅的情况。
优点:施工简单、成本较低。
缺点:只适用于地下水位较浅的情况,隧道深部排水效果较差。
3. 洞室排水法洞室排水法是指在隧道内部设置排水管道,通过管道将地下水引流出隧道。
这种排水施工方法适用于隧道工程中洞室较多的情况。
通过洞室排水法,可以有效地控制地下水位,保持隧道的稳定性。
优点:排水效果好,适用于洞室较多的情况。
缺点:施工较为复杂,需要进行周密的设计和布局。
4. 排水孔排水法排水孔排水法是一种通过设置排水孔来排除隧道内的地下水的方法。
在隧道施工过程中,可以在隧道内挖掘排水孔,并通过设置孔网和过滤层,将地下水引流出隧道。
这种排水施工方法适用于隧道地层较湿润、渗水性较强的情况。
优点:适用于渗水性较强的隧道地层,排水效果显著。
缺点:施工难度较大,需要密切监测孔网和过滤层的状态。
三、隧道排水施工方法的选择与综合应用在实际隧道工程中,常常需要综合运用以上不同的排水施工方法。
根据工程的具体情况和地下水的特性,选择合适的排水施工方法进行综合应用,以达到最佳的排水效果和工程稳定性。
同时,隧道排水施工方法的选择还需考虑施工时间、成本和工程可行性等因素,以确保施工顺利进行。
混凝土隧道内部排水处理技术及应用

混凝土隧道内部排水处理技术及应用一、引言混凝土隧道是现代交通建设中不可或缺的一部分,其建设需要考虑到多个因素,其中之一就是隧道内部的排水问题。
隧道内部排水处理技术的应用能够有效地解决隧道内部排水问题,保证隧道的安全运行和使用寿命。
本文将介绍混凝土隧道内部排水处理技术及其应用。
二、混凝土隧道内部排水处理技术1. 排水系统设计混凝土隧道内部排水系统设计应包括排水管道、排水井、排水泵房等组成部分。
排水管道应考虑到隧道内部的几何形状和地质状况,合理地布置管道以保证排水系统的畅通。
排水井是排水系统中的重要组成部分,其位置应设计在隧道内部的最低点,以便于排水系统的排水。
排水泵房是一个重要的辅助设施,其作用是将排水系统中的水泵送出隧道。
2. 排水井和泵房的选择排水井和泵房的选择应根据隧道内部的情况进行评估。
排水井的数量和深度应根据隧道内部的地质状况和排水量进行评估。
泵房的选择应考虑到隧道内部的排水量和排水管道的长度,以保证泵房能够满足隧道内部的排水需求。
3. 排水管道的材料和尺寸选择排水管道的材料和尺寸应考虑到隧道内部的地质状况和排水量。
一般来说,排水管道的材料可以选择钢筋混凝土、玻璃钢、高密度聚乙烯等。
排水管道的尺寸应根据隧道内部的排水量和地质状况进行评估,以保证排水系统的畅通。
4. 排水泵站的建设排水泵站是一个重要的辅助设施,其建设应考虑到排水系统的排水量和排水管道的长度。
排水泵站应根据实际情况进行设计,以保证泵房能够满足隧道内部的排水需求。
三、混凝土隧道内部排水处理技术的应用混凝土隧道内部排水处理技术的应用主要包括以下几个方面:1. 排水系统的建设在混凝土隧道建设中,排水系统的建设是非常重要的。
排水系统的建设应考虑到隧道内部的地质状况和排水量,以保证排水系统的畅通。
2. 排水管道的维护排水管道的维护是保证排水系统畅通的重要环节。
排水管道的维护应包括清理管道、检查管道、修复管道等工作,以保证排水系统的正常运行。
隧道排水系统的施工技术分析

隧道排水系统的施工技术分析摘要:随着隧道工程的发展,我国交通工程也得到很大改善,隧道工程的合理设计,大大缩短了交通里程,也越来越受到广泛关注与认可。
但由于勘探技术的不完善,隧道工程技术仍存在一些问题,排水系统施工的合理性对于隧道的安全运行和结构稳定具有重要的影响。
基于此,本文从隧道排水系统的基本概念出发,分析了隧道排水系统的设计原则,重点阐述了隧道排水系统的技术要点,以期为同行相关工作提供参考与借鉴。
关键词:隧道工程;排水系统;施工技术;要点引言在我国现有的隧道工程中,有将近70%的隧道存在渗漏的问题,隧道工程是一个地下工程,如果在设计和施工过程中没有妥善处理好排水问题,将会对将来的运行产生较大地影响。
因此,在隧道工程施工中,严格规范要求,合理设置排水系统具有重要的作用,对于隧道排水系统施工的研究也具有重要的意义。
1、基本概念1.1 隧道排水概念隧道排水是指为了保证隧道建筑不致因排水不畅而造成病害,危及行车安全,腐蚀洞内设备,降低结构使用寿命而采取的排水措施。
隧道排水的设计受地形、地质、气候、材料、设计方案等多方面因素的共同影响。
1.2 隧道排水系统的组成隧道排水系统包括顶拱和侧墙的环向弹簧盲管、侧墙趾部纵向排水管、横向排水盲管及中央排水管等几部分。
水的具体流程是从围岩到环向弹簧盲管,然后到纵向排水管,之后到达横向排水管,中央排水管,直至水流通过洞外出水口流出隧道外。
1.3 隧道排水系统设置目的排水系统设置目的是使地下水经过排水设施的有效疏导,经由排水管路、盲管自行排出洞外。
2、隧道排水系统的设计原则隧道排水系统的设计原则是指在结合支护设计的情况下根据实际情况采取一定的排水措施,从而完善排水系统,“排”是指排除衬砌背后空隙及围岩里的积水,从而减少衬砌背后渗水事故的产生。
根据不同地质条件,不同环境情况,采取的排水措施也是有差异的,对于破碎带等地下水较大的情况,一般采用以排为主的排水方案时就有可能造成对环境的破坏,而应该采用以堵为主、限量排放的排水方式进行排水,这样能有效保证有效的排水;对于溶岩发育地段,则应该采用以疏为主的排水方案,保证在溶岩内部水流通道畅通,不至被堵塞。
地下隧道施工中的排水技术

地下隧道施工中的排水技术一、背景介绍随着城市发展和交通建设的不断推进,地下隧道的建设已成为一项重要的工程项目。
然而,在地下隧道施工过程中,排水问题一直是工程师和施工方面临的挑战之一。
本文将探讨地下隧道施工中的排水技术,旨在帮助解决这一问题。
二、排水的重要性在地下隧道施工中,水是一个不可忽视的因素。
无论是地下水、降雨水还是地表水,都有可能对隧道施工过程中的稳定性和安全性产生不利影响。
因此,有效的排水系统对于保证施工进度和质量至关重要。
三、地下水的处理地下水是一个常见的排水问题,在地下隧道施工中需要采取措施加以处理。
一种常见的方法是使用抽水井,将地下水抽取到地表进行排放。
然而,这种方法可能会对周围环境造成影响,因此需要进行监测和控制。
另一种方法是采用灌浆技术,通过注入水泥浆或聚合物浆料,形成防水层以阻止地下水进入施工区域。
四、降雨水的排放除了地下水,降雨水也是地下隧道施工中需要考虑的排水问题之一。
在施工过程中,降雨会增加施工区域的水压,对施工安全产生潜在威胁。
因此,需要设置排水系统,及时将降雨水排放出施工区域。
常用的排水系统包括雨水暗管和排水管道等。
五、地表水的处理地表水是指地下隧道施工周围的河流、湖泊等水体。
在施工过程中,这些水体可能会对隧道施工产生不利影响。
为了排除这一影响,可以采取提高地下水位、建设挡水板、施工时间调整等方法。
此外,应密切关注环境保护问题,避免地表水受到污染。
六、排水技术的创新随着科技的不断进步,排水技术也得到了创新和改进。
例如,可以利用无人机技术进行地面和地下的排水监测,实时获取地下水位、降雨水流等数据,为施工方提供准确的参考。
此外,采用先进的地网排水技术,可以快速有效地排放施工现场的水分,提高施工效率。
七、案例分析:地下隧道施工排水技术的应用以某城市地铁隧道施工为例,施工期间面临土层中地下水丰富、地势较低、降雨频繁等问题。
施工方采用了抽水井、灌浆和雨水暗管等多种技术手段,成功地解决了排水问题,并确保了施工的顺利进行。
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深层隧道排水系统技术浅析摘要:随着城市开发飞速进行,城镇排水问题却愈演愈烈,城市看海、黑臭水现象频现。
而现有解决方法受城市地上、浅层地下空间高密度开发严重受限,深层隧道排水技术的提出是解决现状问题的有效途径之一。
深隧项目国外虽已有多项成功案例,国内却少有工程经验可以借鉴,我国多条深隧项目仅处于设计或施工阶段,新的设计思路与模式势在必行。
1.前言近年来,随着城市进展的加快,高强度开发区、建筑密集区大幅增加,城市热岛效应加剧,以及城镇排水系统设计标准低,排涝管理体系不完善等因素导致城镇排水现状问题愈发明显,城市看海等内涝导致城市运行瘫痪的新闻频现,“黑臭水”等河涌污染也无时无刻的影响着城镇居民生活环境。
面对这些问题常规的解决方案主要有:提高排水系统设计标准,扩大排水系统规模;雨污分流、正本清源;分散或集中收集、处理初小雨、溢流污水;拓宽河道,提高排涝标准;结合海绵城市建设,消减洪峰流量,降低实际进入排水系统的降雨强度等。
但这些方式均存在一定的局限性,如城市建筑密集、老城区不具备雨污分流改造条件;浅层地下管线复杂,地铁及地下综合体开发导致浅层地下空间有限,排涝系统扩容、新建排水系统难度大;河道穿越中心城区,水面率不高,两岸地区建筑密度高、人口密集、地下管线错综复杂。
利用地下深层空间建设大型排水隧道来解决排水问题成为许多国外发达城市的选择[1],深层隧道排水系统(简称深隧)可避免大量征地和拆迁,并适当利用城市 30-60m 的深层地下空间,已为改善城市排水能力的重要手段之一。
2.深隧主要构筑物及功能结合国内外深隧排水系统案例进行分析,深层隧道排水主要构筑物有浅层衔接设施、预处理设施、竖井、主体隧道、调压水槽、排水泵站、通风(除臭)设施、排泥除砂设施、检测与控制系统等,可根据深隧的功能而省略部分构筑物。
深层隧道排水系统根据工程实际情况,可分为以下几种功能:1)污染控制:多用于老城区合流制改造,可收集超过截留管截留能力的溢流污水及分流制初期雨水,以减少溢流污染,改善河湖水质;收集污水并输送,集中处理,应对城市水系管控要求的提高[2]。
2)洪涝控制:引流排放,避免城市内涝[2],可分为防涝隧道和排洪隧道,前者主要收集、调蓄超过现有排水管道或泵站排水能力的雨水径流;后者主要截留、接纳上游洪水或超过河道输送能力的洪水并排放。
作为浅层排水系统的补充,提高城市防洪排涝标准[3] 。
3)多功能:通过合理的设计和调整运行方式,实现洪涝控制、污染控制、交通等多种功能兼顾。
目前深隧运行案例20余项,绝大多数均以单一功能为主,多功能运行模式很少。
3.国内外深隧案例1)以污染控制为主要目的深隧系统(1)泰晤士深层隧道工程(英国伦敦)伦敦目前采用截流式合流制排水体制,为解决泰晤士河沿岸合流制雨季溢流污染现状,改善泰晤士河道水质,伦敦政府于2007年启动泰晤士深层排水隧道工程的建设。
该项目具体建设时间为2007~2014年,主要功能即为防治水体污染,总长度约为35公里,隧道直径规模约为7.2~9米,埋深30~65米。
(2)深隧道污水系统(新加坡)原来新加坡的污水处理系统由2450km管渠、134座泵站、大型污水处理厂和一些小型处理厂组成。
随着城市发展,为节约城市用地,满足未来需求,新加坡前瞻性地设计了以污水输送为目的的深层隧道系统,即通过2个交错的深层隧道,将覆盖99%人口范围的污水集中输送至郊区2个大型污水厂,最后将处理过的水排入远离新加坡的深海。
该项目具体建设时间为2000~2009年一期建成, 2014~至今二期仍在施工中,其主要功能即为污水输送,总长度约100公里,其中一期工程48公里,二期工程50公里,隧道直径约6米,埋深:22~55米。
(3)大东湖污水深隧系统工程(武汉)武汉市通过深隧系统将三大污水处理厂(沙湖污水厂、二郎庙污水厂、落步嘴污水处理厂)及规划中的北湖污水处理厂“四厂合一”。
大东湖污水深隧系统主要的功能定位是污水转输,地跨武昌区、洪山区和青山区,整合收集污水之后集中处理。
并为未来雨水深隧预留接口,为未来武汉排渍能力的持续提升预留空间。
该项目具体建设时间为2016~至今,主要功能即为污水转输和为雨水深隧预留接口,总长度约为17.52公里,隧道直径: 3~3.4米,埋深约25.5m~35.5m米。
2)以洪涝控制为主要目的深隧系统(1)江户川深层排水隧道工程(日本东京)该工程实名“首都圈外围放水路”工程,位于东京都外围的埼玉县,被誉为世界上最先进的下水道排水系统。
将东京都十八号水路、中川、仓松川、幸松川、大落古利根川与江户川串联在一起,用于超标准暴雨情况下流域内洪水的引流排放。
该项目具体建设时间为1992~2002年,主要功能即为排洪隧道,总长度约为6.3公里,隧道直径10.6米,埋深约60~100米,最大排洪流量200m3/s。
[4](2)荔枝角雨水排放隧道工程(香港)为缓解荔枝角、长沙湾及深水埗地区水浸,香港建设了荔枝角雨水排放隧道,该隧道将西九龙集水区的雨水,通过隧道将雨水最终排到维多利亚港。
该项目具体建设时间为2008~2012年,主要功能即为缓解内涝,隧道总长度3.7公里,直径约4.9米,埋深约40米。
3)多功能的深隧系统(1)广州深隧系统广州深层隧道建设的规划—拟建1条临江主隧道(约30公里)、7条分支隧道(约60公里)和一座初雨污水处理厂,并与现有的大坦沙、猎德、大沙地3座污水处理厂衔接。
深隧运行工况:旱季和小雨时,深层隧道作为部分污水输送通道;中等雨量时,深隧系统发挥调蓄治污功能;大暴雨时,深隧系统发挥防洪排涝功能。
通过深隧实现两大目标:一是提高排水主渠道的排水标准,为全面提高城市排水标准创造条件;二是基本消除溢流污染和初雨污染,大幅改善河涌水质。
目前广东深隧系统仅东濠涌试验段正在实施,其主要功能为缓解内涝、防治污染,试验段总长度约1.77公里,隧道直径约6.0米,埋深约40米。
(2)深圳南山深隧深圳南山排水深隧系统工程是流域雨水进入前海片区水系的最后一道屏障,通过对上游近期旱季漏排污水和初小雨的拦截,最大限度削减进入前海水系的污染负荷,以改善前海和大铲湾湾区水环境,同时解决上游南山片区多年内涝问题。
该项目目前仍处于设计阶段,主要功能有防治合流制溢流污染、初雨调蓄、行洪通道,总长度约4.1公里,隧道直径约 4~7米,埋深约 35m~40m米。
4.深隧系统设计重难点及解决方案分析深隧系统一般具有路线长、地质条件复杂、埋深大、流量及流态变化频繁的特点,而不确定因素多、没有成熟的设计、计算方法,使得无论是构筑物工艺选择、处理与现状地下构筑物的关系、深大构筑物施工均存在较大的技术风险。
1)相交叉地下构筑物保护方案深层排水系统在实际设计的过程中,其路由与标高经常会与地下轨道交通等构筑物相交叉,如地铁隧道、高架桥桥墩等。
受深隧与现状构筑物的最小间距以及周边地质情况的影响,施工工法的比选显得尤其重要。
如对现状地铁区间的保护若采用矿山法时运用电子数码雷管微差爆破法,优化爆破参数,减少装药量,减小每循环开挖进尺,严格控制爆破参数。
而采用TBM法施工,可有效控制对围岩的扰动,减少对地铁结构的影响。
另一方面,加强地铁结构监测,地铁隧道采用全自动监测手段,及时反馈监测信息,做到全过程信息化施工,确保地铁运营安全2)深大竖井施工在深隧系统中,盾构井及接驳点竖井基坑深大,深度多为30~60 m,当底部为微风化岩层时,岩质坚硬,开挖难度较大,制定合理的围护结构设计尤为重要。
深隧竖井可考虑采用围护桩及内支撑结合矿山法设计施工。
微风化岩层以上采用吊脚桩及内支撑进行支护;微风化岩层以下,采用矿山法开挖采用围护桩及内支撑结合矿山法既可以解决上层软弱土层的围护问题,又可以解决下层坚硬岩层成桩困难的问题。
确保施工安全的同时,有效提高工程经济效益。
另一个可行的方案是借鉴港岛西雨水排放隧道及坪盐马峦山隧道深大竖井的设计施工经验,采用反井法施工竖井。
此工法可以借助反钻形成的溜渣孔作为出渣通道,大大增加工作效率。
3)竖井消能工艺竖井是一种引导水流大距离下落的设施,是深层隧道排水系统连接浅层排水系统和深隧的重要部分。
常见的进水竖井形式有:直落式、涡流式、螺旋式、折板式。
跌落式竖井易于设计和施工,适用于高度差小的地基坚实地带,但竖井湍流夹带的大量空气会对竖井和隧道结构产生强烈的腐蚀并造成结构震动;旋流竖井是采用最多的一种竖井型式,在设计流量下能够有效运行,但当流量大于或者小于设计流量时,竖井内不能形成有效的旋流,消能效果降低,且由于旋流式竖井中水流流速大且夹带气体量多,旋流竖井的防冲蚀、臭气与噪音控制需针对性分析处理;新型的折板竖井消能型式,消能效果更好,但占地较大,且缺乏对大折板间距下水流流态与消能规律的研究,无法指出竖井内水流流动的型态转变,常使得设计参数与实际运行效果大相径庭。
不合理的竖井工艺可能导致竖井消能率低增大运行损耗,并造成结构不利振动,形成高速水流造成空化空蚀现象;夹带空气较多进入隧道造成复杂、不利的水流流态。
如1914年美国俄亥俄州克里夫兰市的竖井就由于经验不足而垮塌;克利夫兰折板竖井采用的是全断面过流形式,未设置干区及通气孔,从而使竖井运行时产生不利负压和振动,导致折板失稳并垮塌。
4)气爆浪涌2010年芝加哥市主城区短时间内发生特大暴雨,主城区降雨经过竖井快速涌入并填满直径9m的主隧道,发生气爆浪涌;2004年Minneapolis市直径为3.66m主隧道也曾发生气爆。
气爆现象可描述为水气混合物从竖井口(通气孔)剧烈间歇性的喷涌现象。
在深隧系统运行时,暴雨期各竖井快速入流时气体来不及排出,被水流封闭在深隧干管内压缩成有压气腔,并随水流移动,当到达竖井出口时有压气腔突然释放,形成气爆浪涌现象。
相关研究表明气爆现象的发生,是由于竖井入流量快速增大,同时主隧道内发生强烈的涌浪;竖井泄气量、隧道内压力也是影响气爆的重要因素。
采用竖井优化形式以降低进气量、充分排除空气,并结合气爆模拟软件评估方案发生气爆现象的风险,优化深隧方案及调度过程是有效减少气爆浪涌现场发生的主要措施。
5.展望深隧排水系统在解决城市内涝和溢流污染等方面能够发挥重要作用,是解决老旧城区、建筑密集区城市内涝、征地拆迁困难,满足更高城市排水标准要求的重要途径,是补充浅层管网、河道不足的备用通道。
国外的实践经验可以借鉴,却不能完全照搬,深隧排水系统仍面临着管网衔接、施工地质、地下大容量泵站建设、运行管理等一系列技术问题, 这是城市深隧排水系统未来发展的关键所在。
面对深邃排水系统的多种工程技术风险,转变固有设计思路,不单纯依靠工程经验开展设计工作,采取多元化设计模式,研究与设计相结合,才能寻求最优解决方案。
参考文献:[1]广州市市政工程设计研究总院.广州市中心城区深层隧道排水系统对策研究[R].广州: 广州市市政工程设计研究总院,2012.[2]门绚,李冬,张杰.国内外深隧排水系统建设状况及其启示[J].河北工业科技,2015,32(5):438-442.[3]俞士静,第五届城市排水防洪与雨洪控制利用技术论坛暨画面城市高峰论坛.[4] 陈贻龙,利用深层排水隧道提高城市防洪与水污染控制标准--广州东濠涌深层排水隧道工程研究, 第二届城市排涝与雨洪利用技术研讨会,2013.。