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1、 山西中南部鐵路通道(瓦塘至湯陰東段)ZNTJ-10標 專項施工方案 山西中南部鐵路通道(瓦塘至湯陰東段)ZNTJ-10標DK416+250DK447+220范家山隧道出口(DK426+836DK430+010)反坡施工排水專項方案編制: 復核: 審核: 中鐵五局(集團)公司山西中南部鐵路通道ZNTJ-10標項目經理部隧道三隊2010年9月4日范家山隧道隧道出口反坡施工排水專項方案1 工程概況范家山隧道出口位于泗水河邊的東上寨村附近,交通便利,洞身有少量的小村落,有鄉村便道通行,交通較為便利。隧道采用單洞雙線方案，隧道進口里程為DK419+820，隧道出口里程為DK430+010，隧道全長102、190m，最大埋深約260m，最小埋深約55m。隧道平面為直線。隧道縱坡為單面上坡，坡率為：5.1。隧道出口施工為下坡。2 自然地理概況2.1地理位置以及地形、地貌隧道處于中低山區，地勢起伏較大，地面標高950-1250m，相對高差約200m，隧道進口端位于直接裸露的基巖陡坎上，出口處坡度較緩；隧道洞身部位沖溝較發育，且有常年流水，各沖溝內均可見基巖直接裸露。2.2氣候線路通過地區屬中溫帶干旱、半干旱氣候區。以寒冷干燥，大陸型氣候為特征。晝夜溫差變化較大，表現為降雨量小，蒸發量大，空氣干燥，春秋季節多風，夏季短促而炎熱，冬季漫長且嚴寒。平均氣溫9.9，極端最高氣溫38.7，極端最低氣溫-12.3、6；年最大降水量810.0mm，年平均蒸發量1506.3mm；瞬間最大風速13.7m/s，主導風向南風；土壤冰凍期從當年10月下旬到次年的3月下旬，季節最大凍土深度75cm。2.3水文地質地表水范家山隧道進口段為下郭都河，隧道出口段為泗水河，河內均常年流水，主要受大氣降水補給，水量受季節性降水影響變化較大。地下水主要為基巖裂隙水，由于劉家溝組的泥巖且兩組垂直節理發育較發育且能形成貫通的水力通道，因此，在劉家溝組內中厚泥巖段時有泉出露，多為下降泉，且流量較大，勘察期間埋深大于50m，地下水主要依靠大氣降水補給。2.4涌水量計算涌水量計算：根據Q=2.74*a*W*A A=L*B式中Q-隧道涌水量4、（m3/d）；a-降水入滲系數；W-區域多年年降雨量(mm)；A-隧道通過含水體的地下積水面積（Km2）；B-L長度內對隧道兩側的影響寬度（Km）。根據設計資料計算預測，隧道出口DK430+010DK428+300段估算最大涌水量為1836m3/d, 隧道出口DK428+300DK426+800段估算最大涌水量為4900m3/d。3 排水方案3.1 隧道反坡排水的特點反坡施工即向洞內施工前進方向為下坡，洞內水向工作面匯集，需要及時抽排，以防止施工掌子面水積聚過深，影響隧道圍巖的穩定和危及隧道施工的機械設備及施工人員的安全，影響正常的施工生產。3.2 總體方案反坡排水，需采用機械排水，設置多級泵5、站接力排水，工作面積水采用移動式潛水泵抽至就近泵站或臨時集水坑內，其余已施工地段隧道滲（涌）水經隧道內側溝自然匯集到臨時集水坑內或泵站水池內，由固定排水泵站將積水經排水管路抽排至上一級排水泵站內，如此由固定式排水泵站接力將洞內積水抽排至洞外，經污水處理池處理后排放，固定式排水泵站水倉容量按5min涌水量設計，并考慮施工和清淤方便綜合確定；臨時集水坑根據匯水段匯水量大小確定。工作水泵按使用1臺，備用1臺，檢修1臺配備，針對隧道涌水量大時要適當增加工作水泵；同時為防止突水，設置利用高壓風管作為1套應急排水系統。3.3 主要的排水系統方式洞內反坡排水方式，根據坡度、水量和設備情況布置管路和排水泵站，6、一次或分段接力排出洞外。根據本隧道的實際情況，擬在施工中采用的反坡排水系統布置方式有兩種：3.3.1 集水坑接力式反坡排水對坡度較大隧道施工對排水電機揚程要求相對較高，所以采用集水坑反坡道排水方式，在隧道施工過程中分段開挖反坡排水溝，在每一段的終點開挖集水坑，設抽水機一臺，把積水抽至最后一段反坡，最后一個抽水機將積水排除洞外，采用接力的方式將水抽至洞外的污水沉淀處理池。如下圖： LK-集水坑間距 is-線路坡度 圖（一）：集水坑接力式反坡排水方式示意圖3.3.2 長距離管道配合小集水泵收集式反坡排水對坡度較緩的隧道反坡道施工排水，適合采用較長距離開挖固定式集水坑作為泵站，用小集水泵將開挖面的積7、水抽到最近的集水坑內，再用大功率的自動排水系統泵站通過排水管道將水排到洞外。如下圖： 洞內平面布置示意圖圖（二）：長距離采用的反坡排水方式這種方式的優點是所需抽水機較少，需要開挖的集水坑較少，排水泵站較少，缺點是要安裝水管較長，抽水機需要跟隨坑道的掘進二次拆遷前移。4 本工程擬采用的主要排水方案范家山隧道坡度較緩，采用長距離管道配合小集水泵收集反坡排水，考慮隧道反坡施工較長以及水泵揚程等因素，根據設計估算最大涌水量在DK430+010DK428+300段擬設置固定式排水泵站2座，分別設置在DK429+300，DK428+700處, DK428+300DK426+800段擬設置固定式排水泵站4座8、，分別設置在DK428+100，DK427+700, DK427+300 ,DK426+900處。實際施工時如遇到涌水量較大時可根據具體情況加密，泵站之間采用200mm排水管長距離輸送，前方施工掌子面積水采用臨時集水坑來收集積水，小集水泵用80mm消防軟管將積水收集并輸送至最近的較大的集水泵站內，對兩個固定式排水泵站之間積水采用洞內兩側設排水溝加橫溝自然匯集至高程較低的集水泵站內，由最后一級排水泵站傳遞至洞外污水處理池。5 設備選型配套5.1 抽水設備型號選型原則隧道排水主要為隧道滲水，同時需考慮到施工用水。水質除地下水的本身成分外，主要還有巖石、石屑、泥漿，同時還有噴射混凝土的回彈物摻雜物，9、所以除考慮到需排出的水量外，還應考慮到排水的成分組成。洞內水量是逐段遞增，在各級泵站的水泵選型上，應按照排水能力遞增原則自下而上遞增選配。各級泵站排水能力應充分配備，并有一定的儲備能力。隧道施工后通過對洞內水的成分組成分析，其主要水質除地下水的本身成分外，主要還有巖石、石屑、泥漿等成分，泥漿泵考慮選用山西天波制泵公司生產的高效耐磨渣漿泵，揚程70m，流量120m3/h，功率37Kw。隧道內泵站間水量遞增較大，為了考慮到在管理、操作維修上的方便，泵站間高差相近，選用型號相同水泵，只是在設備數量上相應增加。工作面移動水泵，采用移動輕便的水泵，實際操作根據水量大小在數量上予以增減。5.2 需要配用的10、設備及位置表范家山隧道出口設置泵站位置及選用設備一覽表施工工區涌水量泵站位置水泵型號水泵數量備用數量抽水能力DK430+010DK428+300段1836m3/dDK429+300WQ70-40-1512120m3/hDK428+700WQ70-40-1512120m3/hDK428+300DK426+800段4900m3/dDK428+100WQ70-40-1512120m3/hDK427+700WQ70-40-1512120m3/hDK427+300WQ70-40-1512120m3/hDK426+900WQ70-40-1512120m3/h6 排水系統6.1 管路根據洞內水量情況，結合選11、配的抽水設備，正常施工排水采用3套管路（可根據隧道施工后洞內涌水情況增加管路）：2套為200mm管材均為無縫鋼管（一套檢修備用，一套日常使用）；1套為80mm消防軟管（工作面上移動積水）。6.2 集水坑設置集水坑設于洞內中線處，每隔200m設置1處，同時根據隧道內出水量情況予以適當加密。臨時集水坑的容量按該段5min的匯水量加上施工用水量（每工作面20-30m3/d）合計確定，一般集水坑尺寸為：2m（長）*1m（寬）*3m（深），容量6m3，可根據實際情況進行調整大小。6.3固定泵站設置固定泵站為整個施工過程結束前所使用的接力排水水倉位置，其具體位置詳見上面，泵站水倉容量計算按該段5min的匯12、水量加上施工用水合計確定，其結構尺寸為3m（長）*3m（寬）*3m（深），容量27m3，可根據隧道開挖后的實際情況進行調整，泵站統一設置在洞內右側。6.4排水供電為確保洞內排水正常進行，不因電路問題導致抽排工作的間斷，設置一條專用供電線路。由于水泵功率較大，新用電源電壓為380V，所以泵站用電引入380V穩定電源。6.5其他工作面排水采用移動式水泵，管路為80mm消防軟管，抽排至就近泵站或臨時集水坑內。為確保洞內道路無水干爽，必須修建好兩側排水溝，確保洞內滲水通過側溝引入集水坑內，防止在洞內道路上漫流。7反坡隧道排水靈活處理的要點在隧道雙側設置的排水溝，排水溝的大小要依據隧道的坡度和涌水量的大13、小確定。抽水設備要依據隧道洞內涌水量的大小及集水坑匯水的情況而定，同時水泵的揚程要參考隧道的坡度和起始點的高差，要盡量做到有一定的富余量。8 在洞外增加防水、防汛及防山洪措施在隧道進口處做好排水措施，做到排水暢通，并在洞口增加截水橫溝，防止地表水和施工排水倒灌進洞，根據洞口水量情況可適當加大橫溝斷面，并在溝頂加蓋鐵板，做到排水和行車互不影響，9 各項保證措施9.1組織管理保證在排水施工上不僅需要一套完善、合理的排水系統，還需在管理上予以加強，才能達到預期的效果。為此不僅成立了專業排水班，設班長1人，副班長1人，設備檢修2人，水泵站管理人員2人。還制定嚴格的值班制度。隧道作業面的隧道排水日常工作14、堅持班長、副班長輪流24h值班制，并制定抽水記錄表進行統一管理，發現問題及時處理，匯總問題進行總結分析。9.2安全技術保障措施對施工技術人員進行技術和操作培訓，針對一些技術特點和操作要領作重點講解和現場示范。對用電的排水設備要確保電路安裝的正確，檢查轉向是否正確，設置接地裝置及標志，要嚴格按照安全用電方案辦理，做到一機一閘一漏。水泵的冷卻采用下一個泵站抽上來的水直接澆至排水泵上進行冷卻。由于洞內均為滲水，雖然使用水泵為污水泵，一旦在進水口處產生淤積將導致堵泵。為此，需要對坑內污水進行攪合，施工中采用在水泵與管路的接口處安一處出水口并安裝閥門，利用抽水的高壓水不斷對進水口處進行沖攪，同時利用高壓15、風進行沖吹，防止淤泥的淤積。針對隧道施工的特點，施工人員對隧道內排水溝及集水坑內污泥雜物要及時進行清理，對管路要定期檢查維修，定期用清水進行沖洗。在集水泵進水口包裹鐵窗紗，同時把水泵或進水口放在竹筐內，可以防止污泥及雜物進入而發生堵塞。當水位下降超過底座，間隙出水時，應立即停機檢查，運行一段時間后，須進行維護保養。及時地進行保養和維修確保設備正常運轉的必要措施。對隧道內的抽水設備要定期進行安全檢查，并派專人負責管理，做到24小時輪流值班，建立嚴格的值班管理制度。對易損的排水設備及管理配件要有必要的儲備和供應上的保障。10應急預案為應對可能出現突水、涌水等突發事故。為此，在現有排水系統上增設了116、套設備和管路作為應急措施。管路利用高壓進水管路，即在每個泵站處在高壓水管上開口，與安裝在泵站處的水泵接通，正常情況下把閘閥關閉。一旦遇到突水、涌水現象，即把進水閘閥關閉，截斷高壓供水，打開排水閥進行應急抽排，在特殊情況下，洞內高壓風管也可以改造利用上作為排水管道。針對隧道反坡施工排水的困難的特點，對隧道內突發涌水事故，抽水設備損害，水位突然升高，建立必要的應急系統，在掌子面及隧道內設置應急燈，并保持隧道內通信暢通，發生突發事故后及時上報項目部應急預案領導小組，啟動突發事件的應急預案。隧道施工反坡排水費用估算1、泥漿泵設備費：泥漿泵規格型號：GM2100-30-80，單價：12000元/臺，數量17、：18臺，共計設備費：216000元；2、200mm無縫鋼管材料費：長度3200m，總重量101T；單價：4000元/T，共計材料費：404000元；3、電線線路材料費：長度8400m,單價：10元/m，共計材料費：84000元；4、工人工資：工人共計6人，3000元/人.月,施工時間：20個月，共計人工費：360000元；5、電費：每臺泥漿泵功率37KW，平均每天有4臺工作，每天工作時間24小時，施工時間20個月，電費1元/KW.h，共計電費：2131200元。6、其他費用（包括小型水泵、泥漿池、集水坑、設備安裝維修等）暫估400000元。以上費用合計：3231600元。10 追求卓越 勇于跨越