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1、李家店隧道反坡排水專項施工方案1、編制依據和原則 反坡排水是長大隧道施工的重要工序之一，是隧道安全施工的關鍵。合理的排水系統是實現隧道快速施工、保障施工安全和施工人員身心健康的重要保證。根據以往隧道反坡排水經驗，按照自成體系的原則，綜合考慮施工過程中可能出現的情況，制定李家店隧道反坡排水方案。1.1編制依據新建北京至沈陽鐵路客運專線河北段李家店隧道設計圖； 鐵道部鐵路隧道施工標準TB10204-2002；高速鐵路隧道工程施工技術指南；高速鐵路隧道工程施工安全技術規程；高速鐵路隧道工程施工質量驗收標準等有關規范、規程等。現場踏勘、調查、采集和咨詢所獲取的資料。1.2 編制原則嚴格遵守招標文件明確2、的設計規范，施工規范和質量評定驗收標準。堅持技術先進性，科學合理性，適用性，安全可靠性與實事求是相結合。對現場堅持“以人為本”、改善環境、確保安全、節約能源、節約投資的設計原則。2、工程概況2.1工程概況李家店隧道位于河北省承德市境內，進口位于興隆縣李家店村，穿越燕山山脈，出口位于承德縣金廠村。隧道起訖里程：DK141+366DK147+389,全長6023m,為單洞雙線隧道，隧道內線間距為5.0m，隧道最大埋深為527.2m，隧道為單面坡，坡度為8.9，隧道出口為反坡施工。1#斜井作為緊急出口，全長468m，與線路交匯里程為DK143+150,與線路平面交角為45，交匯處隧道正線軌面高程為53、85.872m，緊急出口內坡段最大坡度為12%，綜合坡度為10.75%。2.2地形、地貌2.2.1沿線地貌特征李家店隧道位于承德市興隆縣、承德縣境內，隧道位于燕山山脈中段，屬低中山區。地貌形態復雜，多呈“V”字型，地形起伏較大，地勢中高向兩端降低海拔高程在1120.52m570.00m間，相對高差約550.52m。部分山坡為陡坡，地形陡峭。植被較發育，主要為松林、果樹及密灌。隧道區內東南部、西北部交通較便利，G112國道從調查區西北部通過，各鄉、自然村之間多有公路或簡易公路相通，交通比較便利，中部為高山區。隧道出、入口經G112國道可通達。2.2.2工程地質2.2.2.1地層巖性隧道范圍穿越地4、層較復雜，進口基巖為正長巖，自然陡度2030，出巖為震旦系高于莊組一段白云巖，有少量坡積粗角礫土覆蓋，自然坡度1020。隧道區地層局部為第四系全新統坡殘積層粗/細角礫土、碎石土；下伏燕山期正長巖，正長斑巖，中生屆侏羅系中統后城組的礫巖，震旦系團子組泥質白云巖，霧泥山組，大紅峪組石英砂巖，高于莊組一段泥晶白云巖。2.2.2.2地質構造本區斷裂表現為脆性正斷層、逆斷層、平移斷層，斷裂規模大小不一，共計發現斷裂6條，其中隧道動身穿越3條。F6斷裂，破碎帶的物質成份為黃色構造角礫巖、碎裂巖，角礫巖成分正長巖，較松散或半固結。產狀1575，為左行平移。F2斷裂，破碎帶的成份構造角礫巖、碎裂巖，斷層泥，角5、礫成分為你將白云巖，較松散或半固結。F1斷裂，破碎帶的物質成分為灰色構造角礫巖、碎裂巖，角礫巖成分為石英砂漿，較松散或半固結。產狀5570，性質為逆斷層。斷層通過處為一系列山脊鞍部或地形陡變帶，斷層三角面明顯。2.2.3水文特征隧道所在區水系不發育，地表水多為季節性流水，常年流水見于西北部二窩鋪、南門口，南大洼、金廠一線，流向由南西向北東。以911高地-951高地-1060高地-1137高地-1162高地-1153高地-1214高地一線為分水嶺，該線以北水系流向北東，以南水系流向南東，匯入柳河，均屬灤河。依據水質分析結果，根據鐵建設2005157號文判定，該隧址區地下水無化學侵蝕性，僅根據氯離6、子含量判定，無氯鹽侵蝕性。2.2.4不良地質坍塌：隧道DK146+330.5DK147+389段東北部金廠東為震旦系下統團山子組、大紅峪組和高于莊組，其中大紅峪組石英砂巖，產狀較陡，懸崖陡壁較多，易發生巖石崩落。隧道東部中南部東道坑一帶地形陡峭，節理發育，廟梁后成組二段巖石松散殘積物較發育，為泥石流易發區。巖溶：團山子組泥質白云巖，高于山組泥晶白云巖由碳酸鹽組成，易受雨水、地下水溶蝕，并且有斷層通過，有巖溶的可能性。巖爆：DK144+020DK146+140段為正長斑巖，巖體較完整，隧道洞身埋深超過200m，發生巖爆的可能性較大。2.2.5氣象特征隧址區系暖溫帶大陸性季風氣候，冬季長冷干燥，夏7、季短炎熱多雨。年平均氣溫910，最高氣溫43.3攝氏度，最低氣溫-24.2攝氏度；年平均降水量512mm，霜凍始于10月上旬，無霜期150天左右。78月為雨季即洪水期。按照對鐵路工程影響氣候分區為寒冷地區。2.2.6地震動參數根據1：400萬中國地震動參數區劃分圖（GB18306-2001），沿線地震動參數劃分如下：DK141+366DK142+000段地震動峰值加速度為0.1g（地震基本烈度為度）, DK142+OOODK147+389段地震動峰值加速度為0.05g（地震基本烈度為度）。本隧道位于冀北燕山山脈中段，是內蒙古高原于華北平原的過渡地帶，屬于低山丘陵區，山脈走向主要為東西向，地勢北8、高南低，西高東低，山體植被覆蓋率低，巖體多裸露，呈陡崖峭壁地貌，隧道區最高海拔1081米，相對高差一般200400米。2.2.7 氣象特征該地區最冷月平均氣溫-8.5攝氏度，土壤標準凍結深度1.1m，土壤最大凍結深度為1.26m。2.2.8 地質構造本區域位于構造單元中朝準地臺，燕山沉降帶中部，隧址區節理不發育有兩組節理較明顯，分別為20方向節理間距為3040cm，320方向，節理間距2030cm。2.2.9 水文地質條件地表水流向近東西，在黃酒館附近為地表分水嶺，向東為柳河流向東北入灤河水系，向西為清水河流向西匯入密云水庫。地下水主要為基巖裂隙水，局部較富水，地表水和地下水對混凝土均無侵蝕性9、。根據設計資料計算預測，隧道出口DK146+340DK143+950段估算最大涌水量為1100m3/d, 隧道出口DK147+389DK146+340段估算最大涌水量為630m3/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10、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，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11、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。如圖3.3.1： LK-集水坑間距 is-線路坡度圖3.3.1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。如圖3.3.2： 洞內平面布置示意圖圖3.3.2長距離采用的反坡12、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李家店隧道坡度較緩，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DK147+389DK146+340段擬設置固定式排水泵站2座，分別設置在DK146+800，DK146+300處, DK146+340DK144+380段擬設置固定式排水泵站3座，分別設置在DK145+800，DK145+300, DK144+800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13、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，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14、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DK147+389DK146+340段64015、m3/dDK146+800WQ70-40-1512120m3/hDK146+300WQ70-40-1512120m3/hDK146+340DK143+950段1100m3/dDK145+800WQ70-40-1512120m3/hDK145+300WQ70-40-1512120m3/hDK144+800WQ70-40-1512120m3/h6 排水系統6.1 管路根據洞內水量情況，結合選配的抽水設備，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16、坑設于洞內中線處，每隔500m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）1m（深），容量2m3，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的匯水量加上施工用水合計確定，其結構尺寸為3m（長）2m（寬）2m（深），容量12m3，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左側。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，17、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18、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。制定嚴格的值班制度。隧道作業面的隧道排水日常工作堅持班長、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19、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20、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1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。