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1、渝黔隧道施工排水專項方案1、渝黔隧道工程概況1.1、工程簡介渝黔鐵路 10 標(biāo)段五分部施工起訖里程 D1K282+735.787D1K290+554.27，總長度7.818km，包括特大橋 2 座（總長 2.755 延長米）、大橋 5 座（總長 0.925km）、中小隧道 4座（總長 3.375km）、涵洞 2 座、路基 0.762km。重難點工程是大干溝雙線特大橋（高墩、大跨度連續(xù)梁）、安理寨隧道（采空區(qū)、巖溶、低瓦斯隧道）坪上雙線特大橋（多次跨越既有鐵路）。項目地處貴陽市息烽縣，線路穿越小寨壩鎮(zhèn)、永靖鎮(zhèn)，臨近210 國道及貴遵高速公路，交通較為便利。本段工程計劃 2013 年 6 月 202、 日開工，2015 年 10 月 31 日達到竣工交付標(biāo)準(zhǔn)，總工期 30 個月。隧道包括新小干溝隧道（中心里程D1K283+865，全長 254m）、安理寨隧道（中線里程 D1K285+053.5，全長 1517m）、息烽一號隧道 （中心里程 D1K286+883.5，全長 1463m）、息烽二號隧道（中心里程D1K288+092.5，全長 141m）；1.2、地質(zhì)構(gòu)造本標(biāo)段隧道位于云貴高原黔中東緣息烽南山一帶，隧址區(qū)內(nèi)地勢總體是東高西低，高程一般在10501160m。隧道區(qū)屬構(gòu)造剝蝕到溶蝕地貌。隧道區(qū)覆蓋層為第四系松散堆積巖，下伏基巖為三疊系和二疊系泥巖，灰?guī)r和煤層。息烽向斜：向斜軸軸向東北3、 20，地層傾角北西翼 1424，南東翼 4060，核部最新地層為侏羅紀(jì)系自流井群，翼部主要為三疊系及二疊系地層。隧道位于該向斜北西翼、斷裂受區(qū)域構(gòu)造壓應(yīng)力的影響，測區(qū)主要發(fā)育NNE 走向斷裂，共有 2 條斷層與隧道正線或斜井相交，現(xiàn)分述如下：F4 正斷層為一壓扭性逆斷層，在D1K284+650m（洞身處相交于D1K284+677）與隧道線路交角為68。斷層走向近東西，傾向向東，傾角為70左右，斷距約 30m，長約 0.4km。上盤地層向北東方向位移，下盤地層向南西方向位移，兩盤地層均為 T1y2 P2L2，巖性主要為灰?guī)r，其次為泥巖，鈣質(zhì)泥巖夾粉砂巖及煤層。破碎帶寬 510m，在斷層與線路交4、匯地帶發(fā)育一溶蝕洼地，降雨時部分地表水順斷層帶向下滲流，對隧道施工影響較大。F5 逆斷層為一壓扭性逆斷層，屬黑神廟背斜軸進一步受力破壞所形成。該斷層在D1K285+070m（洞身相交于 D1K285+080m 處）與隧道線路交角為59，斷層走向北東，傾向南東，傾角51左右，斷距大于50m，在隧址區(qū)出露長度大于 1km，向線路的左右兩側(cè)延出區(qū)外。上盤地層向北東方向位移，下盤地層向南西方向位移， 兩盤地層均為T1y1P2L，巖性主要為灰?guī)r，其次為泥巖，鈣質(zhì)泥巖夾粉砂巖及煤層。 破碎帶寬 1020m，物探勘探成果資料對該斷層亦有一定的顯示，調(diào)查時地表見有斷層泉處露。斷層破碎帶大部分位于軟質(zhì)巖地層中，5、其走向與線路走向呈小角度斜交，隧道通過破碎帶及影響帶的長度較大，對隧道的施工有影響、節(jié)理測區(qū)巖體受構(gòu)造及變質(zhì)巖化作用影響，巖層產(chǎn)狀多變，節(jié)理發(fā)育，節(jié)理間距 0.55m 不等，巖體多被切割成碎裂狀或塊狀， 大部分為微張 張開節(jié)理，部分膠結(jié)，少有充填物，并發(fā)育有節(jié)理密集帶。測區(qū)以走向為N310320W、N340350W 及 N30 40E 三組節(jié)理最為發(fā)育。1.3、水文地質(zhì)、地下水類型隧道穿越地層除進、出口淺埋段為第四系黃土層外，其余均為太古界、元古界的變質(zhì)巖地層。根據(jù)各地層的巖性及其組合關(guān)系、地質(zhì)構(gòu)造條件、水理性質(zhì)、地下水賦存條件和水力特征，可將隧址區(qū)地下水類型劃分為兩類：變質(zhì)巖類基巖裂隙水和松6、散巖類孔隙水。、變質(zhì)巖類基巖裂隙水測區(qū)內(nèi)的巖性為太古界和元古界的片麻巖、偉晶巖、片巖、石英巖、超基性巖、花崗巖和變粒巖等，巖石一般堅硬致密，透水性、含水性都較弱。基巖中的地下水主要具有如下賦存規(guī)律：第一、受區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力作用，巖體節(jié)理裂隙、斷層發(fā)育，為地下水賦存創(chuàng)造了條件，并決定了其富水程度的強弱。與隧道相交的9 條斷層破碎帶、 3 處節(jié)理密集帶都含有較多的地下水。第二、隧道進口段、出口段埋深較淺，基巖上覆幾十米厚的黃土，基巖全風(fēng)化、強風(fēng)化，破碎呈砂土狀、碎石土狀，透水性強，含水量大。第三、野雞山向斜是有利的儲水構(gòu)造。、松散巖類孔隙水第四系中、上更新統(tǒng)孔隙潛水含水層巖性以粉質(zhì)黃土為主，多以披蓋式7、覆于基巖之上，厚度一般50-70m。以接受大氣降水垂直補給為主，局部亦有河流的側(cè)向補給，富水程度小。第四系全新統(tǒng)河谷沖積層孔隙潛水，主要分布于湫水河、嵐河水系的河谷、溝谷及其階地地帶，含水層由砂和砂礫組成，含水層厚度變化較大，透水性強，地下水位埋深淺。1.3.2 地質(zhì)構(gòu)造對地下水賦存的影響區(qū)內(nèi)地層是以片巖、片麻巖、石英巖、變粒巖為主的變質(zhì)巖類地層，局部分布各時代的侵入巖類，均屬于蓄水程度弱的裂隙含水巖組。從區(qū)域地質(zhì)及構(gòu)造情況分析，構(gòu)造是地下水賦存主要影響因素。測區(qū)地層受多期構(gòu)造運動的影響，形成了以元古界野雞山群白龍山組（ PtYb）為核部地層的向斜構(gòu)造。在其兩翼則發(fā)育多條與褶皺軸向近平行的區(qū)域8、性斷層，其中一條使得太古界界河口群奧家灘三段（ ArJa3）與元古界野雞山群青楊樹灣組（ PtYq）呈斷層接觸。上述褶皺與斷層構(gòu)造的存在，以及各地層巖性的差異，從而使得地下水的賦存有著不同的賦存特征：、在向斜核部地段呈現(xiàn)匯流型特征。從構(gòu)造條件上看，位于向斜核部的白龍山組（ PtYb）地層具有一定程度的富水性，但由于其巖層主要為斜長角閃巖、角閃片巖及角閃變粒巖等硬質(zhì)巖，且多為塊狀結(jié)構(gòu)，所以其富水部位主要為節(jié)理、裂隙密集帶。、斷裂及其影響帶，巖體破碎，構(gòu)造裂隙密集，為地下水的富集、運移創(chuàng)造了條件。測區(qū)內(nèi)分布的兩條北東向斷裂與向斜構(gòu)造復(fù)合聯(lián)合，從而形成了該區(qū)域近南北向的構(gòu)造體系。該構(gòu)造體系控制并制約9、著地下水的富集，從而形成了地下水不同的賦存條件與分布特征。2、排水方案2.1、總體排水方案洞口及正洞排水為反坡排水，采用機械排水，設(shè)置多級泵站接力排水。施工掌子面積水采用移動式潛水泵抽至就近泵站或移動水倉中。進洞口每 420m 左右設(shè) 1 個水倉；出洞口每430m 左右設(shè) 1 個水倉2.2、水倉容量泵站水倉容量按10min 兩倍設(shè)計正常涌水量計算，各工區(qū)水倉設(shè)計尺寸見表 5。2.3 、設(shè)備配置：2.3.1 、高差計算1#斜井：每級泵站之間的高差為42078 32.76m；2#斜井：每級泵站之間的高差為430112 48.16m；3#斜井：每級泵站之間的高差為460110 50.6m；4#斜井：10、每級泵站之間的高差為62060 37.2m；正洞：每級泵站之間的高差為10005 5m。2.3.2 、最大涌水量斜井進入正洞前每小時預(yù)測最大涌水量：1#斜井： 59.07m3/h；2#斜井： 118.61m3/h ；3#斜井： 106.78m3/h；4#斜井： 75.83m3/h 。斜井進入正洞后每小時預(yù)測最大涌水量：1#斜井： 273.0m3/h；2#斜井： 375.68m3/h；3#斜井： 389.6m3/h ；4#斜井： 336.8m3/h 。正洞反坡排水每小時預(yù)測最大涌水量：進口： 171.81m3/h ；1#斜井： 171.38m3/h ；2#斜井： 171.38m3/h ；3#斜井11、： 179.95m3/h；4#斜井： 89.63m3/h。2.3.3 、抽水機配置按 2 倍涌水量考慮排水能力，設(shè)備分階段投入。斜井水倉選擇大流量、高揚程抽水機，分進入正洞前和進入正洞后兩個階段考慮，正洞選擇大流量、低揚程抽水機（利用斜井第一階段設(shè)備）。各水倉抽水配置表如下：表 6：抽水機配置表序號位置水倉排水階段名稱1進入正洞前21#、1#斜井32#進入正洞后451#、進入正洞前62#、2#斜井73#、進入正洞后84#91#、進入正洞前102#、3#斜井113#、進入正洞后124#13進入正洞前141#、4#斜井152#進入正洞后1617正洞/抽水機參數(shù)總流量（ m3/h）功率（ KW）流量12、（ m3/h）揚程（ m）數(shù)量（臺）小計合計備注參考型號55100801100200排水設(shè)備江蘇亞梅泵業(yè)污水泵55100801100備用ZW100-100-80 型751501102300600排水設(shè)備IHG 離心泵 125-315A型751501102300備用55100801100200排水設(shè)備江蘇亞梅泵業(yè)污水泵55100801100備用ZW100-100-80 型901921192384768排水設(shè)備IHG 離心泵 125-315型901921192384備用55100801100200排水設(shè)備江蘇亞梅泵業(yè)污水泵55100801100備用ZW100-100-80 型9019211923813、4768排水設(shè)備IHG 離心泵 125-315型901921192384備用55100801100200排水設(shè)備江蘇亞梅泵業(yè)污水泵55100801100備用ZW100-100-80 型75180104.62360720排水設(shè)備IHG 離心泵 125-315A型75180104.62360備用551008099001800排水設(shè)備江蘇亞梅泵業(yè)污水泵55100809900備用ZW100-100-80 型說明：正洞水泵進口集水倉4 臺； 1#斜井正洞反向排水集水倉4 臺； 2#斜井正洞反向排水集水倉4 臺； 3#斜井正洞反向排水集水倉4 臺； 4#斜井正洞反向排水集水倉2臺，共計18 臺，一半正常抽14、水，一半備用，水泵采用從斜井更換出來的水泵。表 7 各管徑水頭損失表（斜井施工）抽水機額定流量（m3/h ）100100100100抽水機額定揚程（m）80808080管路長度（ m）420430460620排水高差（ m）32.7648.1650.637.2排水管直徑（ mm）100125150200100125150200100125150200100125150200管內(nèi)流速（ m/s ）3.542.261.570.883.542.261.570.883.542.261.570.883.542.261.570.88管內(nèi)沿程水頭損失（m）53.7117.517.041.6654.9917.15、937.211.7058.8219.187.711.8279.2825.8510.42.45管內(nèi)彎道水頭損失（m）1.190.480.230.071.190.480.230.071.190.480.230.071.190.480.230.07是否滿足要求否是是是否是是是否是是是否是是是表 7 各管徑水頭損失表（進入正洞以后）抽水機額定流量（ m3/h ）200300384384360抽水機額定揚程（ m）80110119119104.6管路長度（ m）1000420430460620排水高差（ m）532.7648.1650.637.2排水管直徑（ mm）100125150200100125116、50200100125150200100125150200100125150200管內(nèi)流速（ m/s）3.542.261.570.8810.66.794.712.6513.68.696.043.413.68.696.043.412.78.155.663.18管內(nèi)沿程水頭損失（m）127.941.716.73.95481.5158.163.415.1811.6265.1106.725.4868.2283.6114.227.11020336.2135.131.9管內(nèi)彎道水頭損失（m）1.190.480.230.0710.74.372.10.6717.67.173.461.117.67.173.4617、1.115.36.33.040.96是否滿足要求否是是是否否否是否否否是否否否是否否否是2.3.4 、排水管直徑選擇根據(jù)水頭損失計算公式：vQ/AQ/( r 2) ；管道阻力水頭損失： hf=L/d v2/ （2g）彎道阻力水頭損失： hf=v2/ （2g）其中： v=流速， Q=流量， A= 管路截面積， =系數(shù)（ 0.02 ），L=管路長度， d=管路直徑， =系數(shù)（ 1.86 ）計算得出所選取的抽水機采用不同管徑時流速和水頭損失見表7根據(jù)表 7 計算結(jié)果顯示，各洞口采用水管管徑見表8表 8：正洞及斜井井身排水管管徑表正洞1#斜井2#斜井3#斜井4#斜井備注鋼管直徑（ mm）125200218、002002003、電源配置各洞口施工用電統(tǒng)計表及電源配置表見表9、表 9：各洞口施工用電配置表洞外主要施工用電（KW）斜井主要施工用電（KW）正洞主要施工用電（ KW）鋼營施拌合筋空壓通風(fēng)區(qū)合計使用工排水合計使用率排水施工合計使用站加機機用率用用電率工電電進口1205044022020850595001101302401681#斜井3020550440201060742303003302311101702801962#斜井60550440201070749407207605321102203302313#斜井90306604402012408684072076053211022033023119、4#斜井302055044020106074235300335234.5110220330231出口3020440220207305110013013091說明：洞內(nèi)施工用電主要為輸送泵、噴錨機、洞內(nèi)支立拱架用電，正常用電按設(shè)備功率的0.7倍系數(shù)考慮。從表 9 可以看出，進口工區(qū)洞外施工用電595KW ，洞內(nèi)施工用電168KW ，大電設(shè)置在洞外設(shè)置 630KVA 變壓器提供洞外施工用電， 洞內(nèi)施工進入 1000m 計劃 10KV 高壓進洞 1 臺 315KVA 變壓器供洞內(nèi)施工及洞內(nèi)排水供電； 1#斜井工區(qū)洞外施工用電742KW ，斜井施工用電 231KW ，正洞施工用電196KW ，大電設(shè)置20、在洞外設(shè)置800KVA 變壓器提供洞外用電及斜井施工期間洞內(nèi)施工排水供電，洞內(nèi)施工進入正洞以后計劃10KV 高壓進洞 1 臺 315KVA 變壓器供斜井泵站排水供電，一臺315 變壓器供正洞內(nèi)正反向施工及正洞泵站排水供電；2#斜井工區(qū)洞外施工用電749KW ，斜井施工用電 532KW ，正洞施工用電 231KW ，大電設(shè)置：洞外設(shè)置800KVA 變壓器提供洞外用電及斜井施工期間洞內(nèi)施工排水供電，洞內(nèi)施工進入正洞以后計劃10KV 高壓進洞1 臺630KVA 變壓器供斜井泵站排水供電， 一臺 315 變壓器供正洞內(nèi)正反向施工及正洞泵站排水供電； 3#斜井工區(qū)洞外施工用電868KW，斜井施工用電5321、2KW ，正洞施工用電 231KW ，大電設(shè)置：洞外設(shè)置800KVA 變壓器提供洞外用電及斜井施工期間洞內(nèi)施工排水供電，洞內(nèi)施工進入正洞以后計劃10KV 高壓進洞 1 臺 630KVA 變壓器供斜井泵站排水供電，一臺315 變壓器供正洞內(nèi)正反向施工及正洞泵站排水供電；4#斜井工區(qū)洞外施工用電742KW ，斜井施工用電 234KW ，正洞施工用電 231KW ，大電設(shè)置：洞外設(shè)置 800KVA 變壓器提供洞外用電及斜井施工期間洞內(nèi)施工排水供電，洞內(nèi)施工進入正洞以后計劃10KV 高壓進洞 1 臺 315KVA 變壓器供斜井泵站排水供電， 一臺 315 變壓器供正洞內(nèi)正反向施工及正洞泵站排水供電。422、成本預(yù)算進口及斜井正洞內(nèi)排水管采用壁厚4mm125 鋼管，其余四個斜井采用壁厚 4mm200 鋼管，進口及斜井正洞內(nèi)反坡排水采用一級泵站，泵站除4#斜井安裝 2 臺水泵以外（一用一備）其他各泵站都安裝4 臺水泵（兩用兩備）（水泵采用從前期斜井施工時使用的ZW100-100-80 型污水泵）。斜井內(nèi) 1#斜井、 4#斜井設(shè)置 2 級泵站，每個泵站內(nèi)設(shè)置4 臺水泵（兩用兩備），2#斜井、3#斜井設(shè)置 4 級泵站，每個泵站內(nèi)設(shè)置4 臺水泵（兩用兩備） 。斜井施工期間水泵采用 ZW100-100-80型污水泵，施工進入正洞以后根據(jù)涌水量跟換成 IHG 離心泵 125-315A 型或 IHG 離心泵 23、125-315 型離心水泵。根據(jù)水泵功率要求，1#斜井、 4#斜井需各增加一臺 315KVA變壓器供斜井排水供電， 2#斜井、 3#斜井需各增加一臺 600KVA變壓器供斜井排水供電。 ZW100-100-80型污水泵參考價 6000 元/臺，IHG離心泵 125-315A 型參考價 24500元/ 臺，IHG離心泵 125-315型參考價 27800 元/ 臺。變壓器 315KVA參考價 50000 元/ 臺， 630KVA參考價 80000 元/ 臺，各工區(qū)排水主要成本詳見表 10。5、應(yīng)急預(yù)案每個泵站均設(shè)置備用抽水機，第一預(yù)防工作水泵出現(xiàn)故障時啟用備用抽水機工作。第二預(yù)防突水事件發(fā)生時采24、用備用水泵一起工作。高壓風(fēng)管和供水管經(jīng)過水泵站是均應(yīng)設(shè)置閥門和接口，遇突水事件時使用高壓風(fēng)管和供水管做排水管。6、結(jié)束語二青山隧道設(shè)計為高風(fēng)險隧道，斜井長、坡度大，承擔(dān)正洞施工任務(wù)量重，工期緊。施工排水成為制約工程進度的重點工序，如何采用正確的排水方案直接影響到整個隧道的工期，此方案主要依據(jù)設(shè)計院提供涌水量作為參考數(shù)據(jù)設(shè)計，實際施工過程中可根據(jù)施工現(xiàn)場實際涌水量做相應(yīng)的調(diào)整。表 10：各工區(qū)主要材料及工費成本表：排水管泵站增加變壓器人工費合計斜正電費（元）人型號長（ m）合價（元）合價合價（元）型號合計（元）工資（元）井洞數(shù)進口 1251000652301120006600002120000825、572301#斜井 125、 2001000、 8301529302196000112000315KVA500002460000636000032309302#斜井 125、 2001000、 17252474984444800112000630KVA8000049800001060000063642983#斜井 125、 2001000、 18302585934444800112000630KVA8000049800001060000063753934#斜井 125、 2001000、 1230195195219600016000315KVA50000246000063600003267195出口說明：考慮加工及安裝工費鋼材價格按5500 元 / 噸計算；泵站只考慮水泵的費用，未考慮安裝費用；變壓器按增加臺數(shù)成本計算，不考慮線路費用；電費按度計算，抽水時間每天按10 各小時計算，折算抽水時間20 個月，工人工資按3000 元 / 月 * 人共 20 個月計算。1 元 /