隧道反坡排水施工方案

1 编制目的

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。同时反坡施工排水不通畅也会影响洞内文明施工，增加施工费用。为此，特制订此隧道反坡排水施工方案，以达到安全施工、降低施工费用的目的。

2 编制依据

（1）滨绥铁路牡丹江至绥芬河段扩能改造工程施工图；

（2）铁路隧道工程施工技术指南（TZ204-2008）；

（3）铁路工程基本作业施工安全技术规程；

（4）牡绥铁路工程三标段实施性施工组织设计。

3 工程概况

3.1 工程简介

本标段主要工程为两座长大隧道：红池隧道（有砟隧道5621米）和转心湖隧道（无砟隧道6676米），铁路等级： I级，正线数目：双线，设计行车速度：200Km/h以上。隧道坡度设计为：红池隧道为一字坡，进口段为10‰上坡，出口段为3.8‰上坡，进出口高差为8.305m；转心湖隧道为人字坡，进口段为3.8‰上坡，中间设置竖曲线，出口段为5.0‰下坡，进出口高差为6.61m，转心湖隧道斜井综合坡度为8.71%。

我标段涉及到隧道反坡排水的作业工点为红池隧道出口工区（1940m）和转心湖隧道斜井工区（斜井885m，斜井正洞1711m）。

3.2 水文地质

隧道区早期构造运动强烈，断裂构造发育，接触带岩体完整性差，受水流的剥蚀、搬运作用形成沟谷、河流，组成了现在地表水系。受地质构造活动影响，隧道区内沟壑纵横，水系呈树枝状。主要河流有山洞河、柳毛河，均为“U”型河谷，山洞河向西汇入铁岭河，为季节性河流。柳毛河支流众多，向东汇入穆棱河。区内河流受降水量影响极为明显，雨季水流量很大，少雨期间河内水流量小。

沿线泉水出露很少，多为浅层水，水量均很少。地下水类型主要为基岩裂隙水、构造裂隙水、主要由大气降水补给。

3.3 设计涌水量

红池隧道出口工区的往小里程未施工段中设计最大涌水量为3121(m3/d)，位于改DK385+750～改DK386+020之间，根据设计堪探推断属于Fh1红池1#断层；转心湖隧道斜井工区目前已经开始正洞施工，往大里程未施工段中设计最大涌水量为2599(m3/d)，位于改DK391+900～改DK392+050之间。

4 排水方案

4.1 总体方案

反坡排水主要采用机械排水，设置多级泵站接力排水。掌子面的积水采用移动式潜水泵抽至就近的中心水沟检查井或泵站水仓内，其余已施工地段出水经中心水沟自然汇积到检查井内再抽排至就近的泵站或移动水仓内，如此接力抽排到洞外经污水池处理后排放，集水池设置按500m一处考虑。每个泵站水泵按1台工作，1台备用，1台应急突水配置。

红池隧道出口间隔1000m设置水仓，共计2个水仓；转心湖隧道斜井间隔500m设置水仓，斜井正洞间隔1000m设置水仓共计4个水仓。

4.2 泵站水仓容量

泵站集水池容量按15min设计涌水量设计，并考虑施工和清淤方便综合确定，临时集水坑根据汇水段水量大小而定。

即：3121÷24÷60×15＝32.5m3。

设计水仓尺寸：4.5m×4m×2m，容量36m3。

4.3 抽水设备配置

4.3.1 配置原则

(1)隧道排水主要为隧道围岩裂隙水，同时需考虑到施工用水。水质除地下水的本身成分外，主要还有岩石石屑、泥浆，同时还有喷射混凝土的回弹物掺杂物，所以，除考虑到需排出的水量外，还应考虑到排水的成分组成。

(2)洞内水量是逐段递增，则在各级泵站的水泵选型上，应按排水能力递增原则自下而上递增选配。

(3)各级泵站排水能力应充分配备，并有一定的储备能力。

4.3.2 设备型号确定

抽水设备型号的确定要通过对洞内水的成分组成化验，其化验的主要指标为：固体物的容积比、密度、pH值、水温等，由此确定应选用的水泵型号。根据以往的施工

经验，一般都使用污水污物潜水电泵。根据施工图纸的岩层涌水量，如果泵站的汇水量相差不大而且扬程相近，则选用同型号的水泵。为考虑到在管理、操作维修上的方便，泵站间高差相近，也选用型号相同水泵，只是在设备数量上相应增加。工作面移动水泵，取用移动轻便的水泵，实际操作根据水量大小在数量上予以增减。

（1）高差计算

红池隧道出口：1000×0.0038=3.8m；

转心湖隧道斜井：500×0.0871=43.5m；

转心湖隧道斜井正洞：1000×0.005=5m。

（2）最大涌水量

红池隧道出口工区未施工段设计最大每小时涌水量130(m3/h)；转心湖隧道斜井工区未施工段设计最大每小时涌水量108(m3/h)。

（3）抽水机配置

斜井水仓配置大流量高扬程的抽水机，正洞选择大流量低扬程的抽水机，见下表：

（4）排水管直径

根据水头损失计算公式：

v =Q/A=Q/（πr2）；

管道阻力水头损失：hf=λ×l/d×v2/（2g）；

弯道阻力水头损失：hf =ξv2/（2g）；

其中：v-流速, Q-流量, A-管路截面积, λ-系数（0.02）,

l-管路长度,d-管路直径，ξ-系数（1.86）。

4.3 排水系统

4.3.1 管路

根据洞内水量情况，结合选配的抽水设备，正常施工排水采用一套Φ100mm管路；管材均为无缝钢管。

4.3.2 临时集水坑

斜井内临时集水坑设于洞内左侧，根据综合洞室分布，每隔500m设置1处，同时根据隧道内出水量情况予以适当加密。临时集水坑的容量按该段5 min的汇水量加上施工用水量合计确定，集水坑尺寸为：2.5m(长)×2．5 m(宽)×1．5 m(深)，容量9m3。

4.3.3 排水供电

为确保洞内排水正常进行，不因电路问题导致抽排工作的间断，设置两条供电系统，一路运行，一路备用。由于水泵功率较大，新用电源电压为380 V(±5％)，所以泵站用电从洞外引入，直接到达每个泵站。

4.4 其他

(1)工作面排水采用移动式水泵，管路为Ф80消防软管，抽排至就近泵站或临时集水坑内。

(2)为保证洞内道路无水干爽，必须修建好两侧排水沟，确保洞内渗水通过侧沟引入积水坑内，不致于在洞内道路上漫流。

5 排水管理和实施

通过一段时间的摸索，在排水施工上不仅需要一套完善、合理的排水系统，还需在管理上预以加强，才能达到预期的效果。为此，成立了专业排水队，制定了相应的管理措施。

(1)劳力组成

队长1人、副队长1人、设备检修1人、排水工班2个班。每班组成：工班长1人、泵站管理员1人、工作面操作人员1人。合计人数：9人。

(2)运行和检修

①对施工人员进行技术和操作培训，针对一些技术特点和操作要领作重点讲解并现场示范。

②确保电路安装的正确，检查转向是否正确；设置接地装置及标志。

③几个泵站处，扬程均大于35 m，管路上均配置止回阀，以防发生水锤现象，造成电泵损坏。