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1、新建鐵路云桂線（云南段）八標段新蓮隧道2號斜井工區(qū)反坡排水專項施工方案新蓮隧道2號斜井工區(qū)反坡排水專項施工方案一、工程概況新蓮隧道位于陽宗昆明區(qū)間，隧道按250km/小時客運專線雙線隧道設計，隧道進口里程D2K720+757，出口里程D2K733+600，全長12843m。新蓮隧道最大埋深約456m，最小埋深約4m。隧道輔助坑道布置采用“貫通平導+兩斜井”方案，平導采用無軌單車道運輸，貫通平導位于左線線路中線左側(cè)30m，全長12938m，斜井采用無軌雙車道運輸，其中1#斜井與正洞相交于D2K724+000，長1507m，2號斜井與平導相交于PDK729+152，長832m。隧道進口接陽宗車站，2、出口接昆明南站，其中昆明車站道岔伸入隧道出口，出口D2K732+185.271D2K733+600段為車站段，共計1414.729m。新蓮隧道設計為人字坡，變坡點位置位于2號斜井工區(qū)，其中正洞變坡點里程為D2K728+530，平導變坡點里程為PDK728+553.525。新蓮隧道不良地質(zhì)主要為巖溶、背斜、向斜，斷層、可溶巖與非可溶巖接觸帶等。新蓮隧道分進口、1#斜井、2號斜井、出口四個作業(yè)工區(qū)組織施工。新蓮隧道水文地質(zhì)條件復雜。其中2號斜井工區(qū)南寧方向在D2K727+660D2K726+230里程段穿越松茂向斜，玄武巖夾凝灰?guī)r與灰?guī)r接觸帶，玄武巖呈氣孔狀及杏仁狀構造，巖體破碎，透水性較強。且該3、段均為反坡施工，在與1#斜井昆明方向貫通之前，2號斜井南寧方向需實施反坡抽排水工作。二、方案編制依據(jù)1、新蓮隧道施工圖2、新蓮隧道工程地質(zhì)勘察報告3、鐵路隧道設計規(guī)范 （TB100032005）4、鐵路隧道風險評估與管理暫行規(guī)定 （鐵建設2007200號）5、鐵路隧道防排水技術規(guī)范（TB101192000）6、室外排水設計規(guī)范（GB500142006）7、泵站設計規(guī)范（GB/T5026597）8、鐵路電力設計規(guī)范（ TB 100082006）三、編制范圍新蓮隧道2號斜井工區(qū)平導昆明方向與出口段、2號斜井工區(qū)平導南寧方向與1#斜井段貫通之前，平導及正洞四個工作面均需要通過2號斜井將隧道內(nèi)的積水反4、坡抽排到斜井洞外，待2號斜井平導昆明方向與出口貫通后，利用平導將隧道南寧方向反坡段的積水引排到新蓮隧道出口，經(jīng)沉淀過濾后排至白龍?zhí)端畮臁Ｒ虼吮痉桨缚紤]2號斜井正洞及平導大小里程兩個方向的排水措施，編制范圍根據(jù)目前施工現(xiàn)狀確定如下：通過2號斜井反坡排水階段1、反坡排水范圍：新蓮隧道2號斜井工區(qū)正洞D2K725+960D2K730+500，長度4540m；新蓮隧道2號斜井工區(qū)平導PDK725+971PDK730+800，長度4829m。2、反坡排水時間： 2012年9月2015年12月（暫定時間）。2號斜井工區(qū)與出口工區(qū)平導貫通后反坡排水階段1、反坡排水范圍：新蓮隧道2號斜井工區(qū)正洞D2K728+5、530新蓮隧道1、2號斜井工區(qū)平導實際貫通點；新蓮隧道2號斜井工區(qū)平導PDK728+553新蓮隧道1、2號斜井工區(qū)平導實際貫通點。2、反坡排水時間： 2013年5月（暫定時間）新蓮隧道1、2號斜井工區(qū)平導實際貫時間。四、施工圖地質(zhì)情況地形地貌本隧地處滇中高原東部，測區(qū)內(nèi)地貌單元受構造及巖性控制明顯，地勢起伏較大，主體山脈大致呈北東走向，地勢兩側(cè)低，中部高。高程17902300m，相對高差約530m，自然坡度約1535，局部較陡。局部地表植被發(fā)育，為樹林及灌木叢，緩坡地帶均辟為耕地。測區(qū)便道縱橫交錯，交通條件一般，隧道進出口交通較為方便。地層巖性及地質(zhì)構造1、地層巖性上覆第四系全新統(tǒng)人工棄土（Q6、4q）粉質(zhì)黏土；沖洪積層（Q4al+pl）及湖積層（Q4al+l）、坡洪積（Q4dl+pl）及坡殘積層（Q4dl+el）粉質(zhì)黏土、松軟土、紅黏土，上第三系（N）黏土（膨脹土），下伏地層主要為三疊系中統(tǒng)（T2）灰?guī)r，二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖組（P2），二疊系下統(tǒng)棲霞與茅口組（P1q+m）灰?guī)r、白云巖，倒石頭組（Pld）頁巖、砂巖夾灰?guī)r及煤層，石炭系中上統(tǒng)（C23）灰?guī)r夾頁巖，寒武系下統(tǒng)龍王廟組（1l）白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r夾頁巖，滄浪鋪組（1c）砂巖夾頁巖，以及斷層破碎帶（Fbr）。地質(zhì)構造及地震動參數(shù)1、地質(zhì)構造新蓮隧道地處云南山字型構造體系中部小江斷裂帶上，隧道通過區(qū)處于經(jīng)向構造體系。各體系構造活動7、強烈，具有繼承性和多期復活的特點，造成本區(qū)斷裂極為發(fā)育。斷裂多呈經(jīng)向帶狀或束狀分布，繼承性明顯，控制測區(qū)古地理環(huán)境和沉積環(huán)境。2號斜井工區(qū)主要發(fā)育松茂背斜及松茂向斜，向斜東冀被斷層切割，部分地層缺失。主要通過小箐斷層、腳步哨向斜、腳步哨斷層、松茂向斜、松茂背斜等。現(xiàn)分述如下：小箐推測斷層： D2K724+900，斷層與線位相交，交角約76。為推測斷層，斷層走向N6E，傾向、傾角不明，據(jù)物異常顯示，斷層帶寬約5080m，斷層兩盤巖層均為1c砂巖夾頁巖。斷層帶巖體較破碎，頁巖層間褶曲較發(fā)育，層理變化較大。斷層帶巖體較破碎，完整性較差，對隧道影響大。腳步哨向斜： D2K725+230,軸線與線路相交8、，交角約為85，核部及兩翼為1l灰?guī)r夾頁巖。向斜被第四第系粉質(zhì)黏土覆蓋。對隧道有一定影響。腳步哨逆斷層： D2K725+725，斷層與線位相交，交角84。為一傾NE逆斷層，傾角60。傾向南東，斷層NE為1c灰?guī)r夾頁巖；NW盤巖層為T2白云巖及P2玄武巖，巖體完整性差，地表多呈碎屑狀。斷層帶巖性較雜，風化差異大，富水性好，對隧道影響大。松茂向斜： D2K726+900，軸線與線路相交，交角約為75，向斜核部地層為P2玄武巖，兩翼為P1q+m灰?guī)r。對隧道影響較小。松茂背斜： D2K730+000，軸線與線路相交，交角約為43，背斜核部地層為P1q+m灰?guī)r，兩翼為P2玄武巖。向斜核部剝蝕嚴重，多被第9、四系粉質(zhì)黏土覆蓋。核部巖溶洼地發(fā)育，為集水地帶，對隧道有一定影響。2、地震動參數(shù) 測區(qū)地震動峰值加速度為0.30g。地震動反應譜特征周期為0.40S。水文地質(zhì)特征1、水文地質(zhì)概述地表水新蓮隧道地表水主要為山間溝槽流水，流量受大氣降雨及上游補給控制，溝槽水逐漸匯集至水庫或流向盆地灌溉農(nóng)田。地表主要有三岔箐水庫、七星河水庫、石龍水庫及松茂水庫，為昆明及周邊地區(qū)居民提供生活用水或者農(nóng)田灌溉用水。洞身位置地表分水嶺在D2K725+570附近，沿著該山脊形成區(qū)域地表分水嶺。地表水以該分水嶺為界，向東往陽宗盆地及其周邊低洼盆地排泄，向西則往昆明盆地排泄。地下水新蓮隧道地下水以巖溶水及基巖裂隙水為主。巖溶發(fā)10、育，含水充沛，是測區(qū)的主要含水層；基巖裂隙水主要賦存于玄武巖中，少量賦存于寒武系砂巖、頁巖中。次之為各斷層破碎帶斷層水，斷層具導水作用，隧道開挖過程中，極有可能將與斷層相通的山間溝槽流水及水庫水排進隧道。地下水的逕流、排泄隧道區(qū)域地下水分水嶺與地表分水嶺基本一致，隧道中部山體為寒武系砂頁巖組成相對隔水層，東側(cè)以陽宗海為最低排泄基準面（水面高程1767.01770.75m），西側(cè)以滇池為最低排泄基準面（水面高程1885.51887.4m）。新蓮2號斜井工區(qū)隧道腳步哨逆斷層（D2K725+400+500）至隧道出口段為松茂向背斜，除背斜核部（D2K728+750D2K731+400）段P1q+m灰11、巖巖溶中等強烈發(fā)育，背斜兩翼及向斜段地表均被P2玄武巖及第四系堆積層覆蓋，降雨部分補給向斜區(qū)玄武巖深層地下水，其余多呈地表散流匯于背斜核部區(qū)補給地下水，并沿背斜軸向滇池運移。本段隧道高程約1950m，略高于滇池水位6070m，隧道位于巖溶水垂直滲流帶及季節(jié)變動帶，旱季涌水量一般較小，雨季則以過路水為主。2、隧道涌水量預測考慮三岔箐水庫及松茂水庫為地下水的補給源，預測全隧最大涌水量為Q=12.4104m3/d。新蓮隧道2號斜井工區(qū)松茂向斜區(qū)段最大涌水量為Q=30946 m3/d。五、新蓮隧道2號斜井工區(qū)反坡排水總體方案本方案基于新蓮隧道設計文件相關內(nèi)容，并根據(jù)2號斜井正洞和平導已開挖段的出水情況12、及水文地質(zhì)復查資料，對正洞和平導各工作面的反坡抽排水施工進行系統(tǒng)研究，結(jié)合現(xiàn)場實際，制定如下施工方案：反坡排水總體思路新蓮隧道2號斜井工區(qū)的反坡抽排水施工，采取多級泵站接力的方式進行排水，掌子面積水采用移動式污水泵抽至就近泵站或臨時集水坑內(nèi)，其余已施工出水地段經(jīng)隧道側(cè)溝或中心水溝自然匯集到臨時集水坑內(nèi)或泵站水池內(nèi)，由固定排水泵站將積水經(jīng)排水管路抽排至上一級排水泵站內(nèi)，接力將洞內(nèi)積水抽排至洞外，經(jīng)污水處理池處理后排放，固定式排水泵站集水井容量按10min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(jù)出水段匯水量大小確定。工作水泵數(shù)量根據(jù)其抽水能力及出水量大小設置，為防止水泵、管路損壞或13、突水時影響抽排水工作，必須購置足夠數(shù)量的備用水泵、管路及配套零配部件。主要的排水方式洞內(nèi)反坡排水方式，根據(jù)反坡長度、坡度、出水量和設備情況布置管路和排水泵站，一次或分段接力排出洞外。根據(jù)隧道的實際情況，施工中采用的反坡排水系統(tǒng)布置方式有兩種：1、集水坑接力式反坡排水針對隧道縱坡較大，排水對水泵揚程要求相對較高的問題， 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，設置足夠揚程、數(shù)量、抽水能力的水泵，通過接力的方式把積水抽至反坡的最后一個集水坑，將水抽至洞外的污水沉淀處理池后排放。 圖（一）：集水坑接力式反坡排水方式2、長距離管道配合多臺污水泵收集式反坡14、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，用污水泵將開挖面的積水抽到最近的集水坑內(nèi)，再用大功率的自吸泵通過排水管道將水排到洞外。圖（二）：長距離采用的反坡排水方式（平面示意圖）這種方式的優(yōu)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，抽水設備需要跟隨坑道的掘進二次拆遷前移。本工程擬采用的主要排水方案新蓮隧道設計為人字坡，正洞變坡點里程為D2K728+530，變坡點位于2號斜井進正洞南寧方向582米處，變坡點向南寧方向縱坡為23.5，向昆明方向縱坡為3。平導變坡點里程為PD2K728+553.525，變坡點位于2號斜井進平導南寧15、方向598米處，變坡點向南寧方向縱坡為23.5，向昆明方向縱坡為3。設計文件中水文地質(zhì)勘探資料顯示， 2號斜井工區(qū)施工范圍內(nèi)，D2K727+690向昆明方向的巖性為二疊系下統(tǒng)棲霞茅口組灰?guī)r、白云巖（Plq+m），洞身褶皺構造較發(fā)育，風化層厚度大，巖體破碎，且大部分淺埋，可溶巖段落處于巖溶水平滲流帶內(nèi)，巖溶中等強烈發(fā)育，涌水風險高。D2K727+690向南寧方向的巖性為二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖夾凝灰?guī)r（P2），玄武巖透水性較強，且洞身穿越松茂向斜核部，可溶巖與非可溶巖接觸帶等地段突水風險高。在利用斜井進行反坡排水的施工過程中，根據(jù)新蓮隧道涌水量預測及隧道坡度的大小，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，2號斜井工區(qū)擬16、采用長距離管道配合多臺污水泵收集式反坡排水方案。及時在正洞左側(cè)邊墻及平導右側(cè)邊墻安裝150mm排水管道，利用污水泵將掌子面積水引至最近的集水井內(nèi)，利用大功率自吸泵將水抽排到2號斜井與正洞交叉口處的排水泵站，由該處泵站通過接力方式將水抽排到2號斜井洞外。在2號斜工區(qū)平導與出口工區(qū)平導貫通后，根據(jù)新蓮隧道涌水量預測及隧道坡度的大小，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，2號斜井反坡段采用集水坑配合多級泵站接力式反坡排水的方案，考慮反坡施工距離較長及水泵揚程等因素，從18號橫通道開始，向小里程方向在每個橫通道內(nèi)各設置一座泵站，泵站之間采用300mm及150mm鋼管排水，掌子面積水及洞內(nèi)散狀出水采用在平導邊墻或正洞仰拱端17、頭開挖臨時集水坑來收集，利用水泵配合消防軟管將積水匯集并輸送至高處的集水坑直至最近的泵站，泵站之間逐級抽排，由最后一級18號橫通道泵站抽排至隧道變坡點，經(jīng)平導自然順坡排放到新蓮隧道出口洞外，經(jīng)過沉淀處理后流入呈貢新區(qū)白龍?zhí)端畮臁Ｐ律徦淼?號斜井反坡段排水管路示意圖在隧道開挖過程中，嚴格按設計及相關規(guī)定，固定排水設備、集水坑等設于橫通道、平導錯車道或邊墻、正洞仰拱填充層內(nèi)。均采用梯級抽排方式，掌子面設移動抽水設備。排水時間預測至2015年12月全隧貫通，貫通后所有地下水分別由正洞中心水溝及平導排出洞外，所有泵站均停止工作，并利用C20混凝土將各集水坑回填密實。本方案資源配置情況根據(jù)設計文件預測隧18、道最大的涌水量，結(jié)合地質(zhì)資料，隧道反坡坡度的大小及反坡施工長度，合理配置抽排水設備及供電設施，保證隧道在開挖過程中突發(fā)較大涌水的情況下，不影響正常施工生產(chǎn)。具體布置情況如下：新蓮隧道2號斜井工區(qū)反坡排水主要設備、材料計劃配置表序號名稱單位數(shù)量功率、型號安裝位置1變壓器套14500KVA斜井臨時橫通道11000KVA18#橫通道1800KVA17#橫通道1800KVA16#橫通道2發(fā)電機套34630KW2#斜井洞口，備用電源1375KW2#斜井洞口，備用電源3電纜m5000200003*95mm27500240mm27500120mm24水泵臺822355KW離心泵固定泵站，2臺備用3132KW19、污水泵固定泵站，3臺備用3110KW污水泵移動泵站，1臺備用422KW正洞工作面，2臺備用437KW平導工作面，2臺備用5鋼管米550013500300mm連接鋼管6000200mm連接鋼管2000150mm備用6膠軟管米300300150mm短距離使用7泵站集水井處41010*5*2m橫通道中間集水井6斜井及平導8通行棧橋個101012m集水井處1、排水泵站及管線布設斜井與正洞交叉口泵站泵站設于D2K729+112線路左側(cè)斜井臨時橫通道內(nèi)，此泵站主要考慮2號斜井平導昆明方向與出口段貫通之前使用。泵站集水坑長10m，寬5m，深2m。底板和墻身利用C20混凝土澆筑，厚度25cm，頂部鋪設鋼棧橋。20、配置355KW離心泵3臺（2臺使用、1臺備用）、132KW污水泵2臺（1臺使用、1臺備用），水泵使用功率合計842KW，最大抽水能力為1500m3/h（36000 m3/d）。在斜井邊墻安裝DN300mm排水鋼管2根配合355KW水泵排水，安裝DN150mm排水鋼管1根配合132KW水泵進行排水，每根排水鋼管均安裝到2號斜井洞口處，長度828m。該泵站所有設備配置在2號斜井平導昆明方向與出口平導貫通后取消，移到其它橫通道泵站使用。橫通道泵站18#、17#、16#橫通道內(nèi)均設置一個固定泵站，泵站集水坑長10m，寬5m，深2m，底板和墻身利用C20混凝土澆筑，厚度25cm，頂部鋪設鋼棧橋。每個泵站21、內(nèi)配置355KW離心泵3臺（2臺使用、1臺備用）、132KW污水泵2臺（1臺使用、1臺備用），水泵使用功率合計842KW，最大抽水能力為1500m3/h（36000 m3/d）。各泵站之間距離400m,各鋪設2排DN300mm和DN200mm排水鋼管進行反坡排水。移動泵站在正洞及平導開挖過程中，設置臨時集水坑。利用橡膠軟管配合DN150mm排水鋼管將水抽排到最近的泵站集水坑內(nèi)，鋼管長按施工要求進行調(diào)整。移動泵站內(nèi)配置110KW污水泵3臺（2臺使用、1臺備用），考慮固定泵站內(nèi)132KW污水泵3臺參與備用，水泵最大使用功率合計726KW，最大抽水能力為1500m3/h（36000 m3/d）。隧道22、工作面正洞掘進工作面配備22KW污水泵4臺（2臺使用，2臺備用），水泵最大使用功率合計88KW，最大抽水能力為360m3/h。平導掘進工作面配備37KW污水泵4臺（2臺使用，2臺備用），水泵最大使用功率合計148KW，最大抽水能力為550m3/h。2、電力供應系統(tǒng)電源情況新蓮隧道2號斜井電源情況：10kV大臨干線電源距斜井洞口約0.1公里。供電負荷分布及供電方案供電負荷分布：新蓮隧道2號斜井段洞內(nèi)泵站及新增的水泵。供電方案：在新蓮隧道2號斜井交叉口內(nèi)增設500KVA箱式變壓器一臺，18#橫通道內(nèi)增設1000KVA箱式變壓器一臺，17#橫通道內(nèi)增設800KVA箱式變壓器一臺，16#橫通道內(nèi)增設823、00KVA箱式變壓器一臺，共計增設4臺變壓器，總?cè)萘?100KVA。為防止停電造成抽排水工作中斷，在斜井洞口附近增加3臺630kVA及1臺375kVA發(fā)電機作為備用電源；采用電纜掛壁敷設至各排水泵站。3、抽排水人員配備 根據(jù)排水設備配置，2號斜井工區(qū)擬投入反坡排水施工人員如下表：名稱工種人工(工/天)備注泵站18#橫通道泵站抽水值班417#橫通道泵站抽水值班416#橫通道泵站抽水值班4泵站、管線維修維修工6移動泵站抽水工6電力使用、維修電工4合計28六、安全管理及應急措施1、成立2號斜井突水應急救援領導小組組 長：趙永軍（項目經(jīng)理）副組長：張占杰（項目安全總監(jiān)）、劉輝（項目總工）組 員：王偉（24、項目安質(zhì)部長）、姚虎（項目工程部長）、李金成（分部經(jīng)理）、何華躍（分部安全總監(jiān)）、陳科新（分部總工）、陳家海（分部副經(jīng)理）、張艷杰（分部辦公室主任）、張毅鋒（安質(zhì)部長）、李軍（分部物設部長）、游濤（施工隊長）應急救援領導小組主要職責：發(fā)生突水事故時，應立即逐級上報，并迅速趕往事故現(xiàn)場，啟動應急處置預案，負責整個現(xiàn)場處置救援工作。及時撐握現(xiàn)場情況，現(xiàn)場制定工作方案，為實施搶險救援工作調(diào)集機械及物資，保證人員足夠，物資充足。并協(xié)調(diào)落實其他有關事項。2、安全管理工作隧道開挖過程中，及時做好超前地質(zhì)預報工作，發(fā)現(xiàn)有突水跡象時，做好充分準備后再進行下步掘進施工。與當?shù)毓╇姴块T密切聯(lián)系、積極溝通，確保電力25、供應，如有檢修停電，提前通知。另自備應急發(fā)電機，若遇突發(fā)故障停電，應急發(fā)電機可確保掌子面抽水不停。每日檢查排水管線及排水設施，若發(fā)現(xiàn)損壞，及時進行維修或更換。每日統(tǒng)計排水量，認真觀察洞內(nèi)涌水變化，尤其是掌子面的涌水變化，若發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有投入的設施不能滿足排水需要，及時補充。洞內(nèi)電力管線及導電設備絕對不能浸泡在積水內(nèi)，防止漏電傷人。集水坑、臨時排水溝避開洞內(nèi)行車位置，同時掛牌標識并設圍擋，防止人員掉落及車輛沉陷。3、應急措施備齊足夠的應急物資，防止雨季或遇突水時能夠及時投入使用。應急物資如下表所示：應急物資設備統(tǒng)計表序號項目單位數(shù)量備注1裝載機臺22挖機臺13運輸車輛輛34砂 袋只10005救生衣件326、06充氣筏艘27礦燈個208絕緣雨褲條209發(fā)電機組臺410備用水泵臺30 從掌子面開始每50m設報警鈴一個和黃色預警燈一個，報警鈴和預警燈分開設置，報警鈴和預警燈開關設置在掌子面附近，最遠不得超過100m，危險地段不得超過50m。沿線布設應急電路，每50m設應急燈一個；報警鈴、預警燈和應急燈均采取充電式蓄電池供電，并定期對蓄電池、預警燈等進行檢修。洞內(nèi)掌子面附近、洞口值班室各設固定電話一部，并保證洞內(nèi)手機信號暢通，施工現(xiàn)場和值班室實行24小時值班。當出現(xiàn)突發(fā)險情的先期征兆時，開通預警燈，險情排除后關閉；當險情發(fā)生時，按響報警鈴，同時開通預警燈；逃生標志采用反光涂料制成的箭頭指示逃生路線，逃生標志在有應急照明燈的導坑壁或隧道邊墻上雙側(cè)繪制。根據(jù)綜合地質(zhì)超前預報資料分析成果，當判析前方可能突水并影響施工安全時，針對地下水分布情況制定注漿堵水措施。