1、李家店隧道反坡排水專項(xiàng)施工方案1、編制依據(jù)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(guān)鍵。合理的排水系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)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(jù)以往隧道反坡排水經(jīng)驗(yàn)，按照自成體系的原則，綜合考慮施工過程中可能出現(xiàn)的情況，制定李家店隧道反坡排水方案。1.1編制依據(jù)新建北京至沈陽鐵路客運(yùn)專線河北段李家店隧道設(shè)計(jì)圖； 鐵道部鐵路隧道施工標(biāo)準(zhǔn)TB10204-2002；高速鐵路隧道工程施工技術(shù)指南；高速鐵路隧道工程施工安全技術(shù)規(guī)程；高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等有關(guān)規(guī)范、規(guī)程等。現(xiàn)場踏勘、調(diào)查、采集和咨詢所獲取的資料。1.2 編制原則嚴(yán)格遵守招標(biāo)文件明確

2、的設(shè)計(jì)規(guī)范，施工規(guī)范和質(zhì)量評定驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。堅(jiān)持技術(shù)先進(jìn)性，科學(xué)合理性，適用性，安全可靠性與實(shí)事求是相結(jié)合。對現(xiàn)場堅(jiān)持“以人為本”、改善環(huán)境、確保安全、節(jié)約能源、節(jié)約投資的設(shè)計(jì)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(nèi)，進(jìn)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(nèi)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5

3、85.872m，緊急出口內(nèi)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(nèi)，隧道位于燕山山脈中段，屬低中山區(qū)。地貌形態(tài)復(fù)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(fā)育，主要為松林、果樹及密灌。隧道區(qū)內(nèi)東南部、西北部交通較便利，G112國道從調(diào)查區(qū)西北部通過，各鄉(xiāng)、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(qū)。隧道出、入口經(jīng)G112國道可通達(dá)。2.2.2工程地質(zhì)2.2.2.1地層巖性隧道范圍穿越地

4、層較復(fù)雜，進(jìn)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(qū)地層局部為第四系全新統(tǒng)坡殘積層粗/細(xì)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(tǒng)后城組的礫巖，震旦系團(tuán)子組泥質(zhì)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(zhì)構(gòu)造本區(qū)斷裂表現(xiàn)為脆性正斷層、逆斷層、平移斷層，斷裂規(guī)模大小不一，共計(jì)發(fā)現(xiàn)斷裂6條，其中隧道動(dòng)身穿越3條。F6斷裂，破碎帶的物質(zhì)成份為黃色構(gòu)造角礫巖、碎裂巖，角礫巖成分正長巖，較松散或半固結(jié)。產(chǎn)狀1575，為左行平移。F2斷裂，破碎帶的成份構(gòu)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(jié)。F1斷裂，破碎帶的物質(zhì)成分為灰色構(gòu)造角礫巖、碎裂巖，角礫巖成分為石英砂漿，較松散或半固結(jié)。產(chǎn)狀5570，性質(zhì)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(qū)水系不發(fā)育，地表水多為季節(jié)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(jù)水質(zhì)分析結(jié)果，根據(jù)鐵建設(shè)2005157號文判定，該隧址區(qū)地下水無化學(xué)侵蝕性，僅根據(jù)氯離

6、子含量判定，無氯鹽侵蝕性。2.2.4不良地質(zhì)坍塌：隧道DK146+330.5DK147+389段東北部金廠東為震旦系下統(tǒng)團(tuán)山子組、大紅峪組和高于莊組，其中大紅峪組石英砂巖，產(chǎn)狀較陡，懸崖陡壁較多，易發(fā)生巖石崩落。隧道東部中南部東道坑一帶地形陡峭，節(jié)理發(fā)育，廟梁后成組二段巖石松散殘積物較發(fā)育，為泥石流易發(fā)區(qū)。巖溶：團(tuán)山子組泥質(zhì)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(fā)生巖爆的可能性較大。2.2.5氣象特征隧址區(qū)系暖溫帶大陸性季風(fēng)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(qū)為寒冷地區(qū)。2.2.6地震動(dòng)參數(shù)根據(jù)1：400萬中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃分圖（GB18306-2001），沿線地震動(dòng)參數(shù)劃分如下：DK141+366DK142+000段地震動(dòng)峰值加速度為0.1g（地震基本烈度為度）, DK142+OOODK147+389段地震動(dòng)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(nèi)蒙古高原于華北平原的過渡地帶，屬于低山丘陵區(qū)，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(qū)最高海拔1081米，相對高差一般200400米。2.2.7 氣象特征該地區(qū)最冷月平均氣溫-8.5攝氏度，土壤標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度1.1m，土壤最大凍結(jié)深度為1.26m。2.2.8 地質(zhì)構(gòu)造本區(qū)域位于構(gòu)造單元中朝準(zhǔn)地臺，燕山沉降帶中部，隧址區(qū)節(jié)理不發(fā)育有兩組節(jié)理較明顯，分別為20方向節(jié)理間距為3040cm，320方向，節(jié)理間距2030cm。2.2.9 水文地質(zhì)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(jù)設(shè)計(jì)資料計(jì)算預(yù)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(diǎn)反坡施工即向洞內(nèi)施工前進(jìn)方向?yàn)橄缕拢磧?nèi)水向工作面匯集，需要及時(shí)抽排，以防止施工掌子面水積聚過深，影響隧道圍巖的穩(wěn)定和危及隧道施工的機(jī)械設(shè)備及施工人員的安全，影響正常的施工生產(chǎn)。3.2 總體方案反坡排水，需采用機(jī)械排水，設(shè)置多級泵站接力排水，工作面積水采用移動(dòng)式潛水泵抽至就近泵站或臨時(shí)集水坑內(nèi)，其余已施工地段隧道滲（涌）水經(jīng)隧道內(nèi)側(cè)溝自然匯集到臨時(shí)集水坑內(nèi)或泵站水池內(nèi)，由固定

10、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)，如此由固定式排水泵站接力將洞內(nèi)積水抽排至洞外，經(jīng)污水處理池處理后排放，固定式排水泵站水倉容量按5min涌水量設(shè)計(jì)，并考慮施工和清淤方便綜合確定；臨時(shí)集水坑根據(jù)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(shí)要適當(dāng)增加工作水泵；同時(shí)為防止突水，設(shè)置利用高壓風(fēng)管作為1套應(yīng)急排水系統(tǒng)。3.3 主要的排水系統(tǒng)方式洞內(nèi)反坡排水方式，根據(jù)坡度、水量和設(shè)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)本隧道的實(shí)際情況，擬在施工中采用的反坡排水系統(tǒng)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(jī)揚(yáng)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(diǎn)開挖集水坑，設(shè)抽水機(jī)一臺，把積水抽至最后一段反坡，最后一個(gè)抽水機(jī)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(nèi)，再用大功率的自動(dòng)排水系統(tǒng)泵站通過排水管道將水排到洞外。如圖3.3.2： 洞內(nèi)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(yōu)點(diǎn)是所需抽水機(jī)較少，需要開挖的集水坑較少，排水泵站較少，缺點(diǎn)是要安裝水管較長，抽水機(jī)需要跟隨坑道的掘進(jìn)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(yáng)程等因素，根據(jù)設(shè)計(jì)估算最大涌水量在DK147+389DK146+340段擬設(shè)置固定式排水泵站2座，分別設(shè)置在DK146+800，DK146+300處, DK146+340DK144+380段擬設(shè)置固定式排水泵站3座，分別設(shè)置在DK145+800，DK145+300, DK144+800處。實(shí)際施工時(shí)如遇到涌水量較大時(shí)可根據(jù)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(shí)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(nèi)，對兩個(gè)固定式排水泵站之間積水采用洞內(nèi)兩側(cè)設(shè)排水溝加橫溝自然匯集至高程較低的集水泵站內(nèi)，由最后一級排水泵站傳遞至洞外污水處理池。5 設(shè)備選型配套5.1 抽水設(shè)備型號選型原則隧道排水主要為隧道滲水，同時(shí)需考慮到施工用水。水質(zhì)除地下水的本身成分外，主要還有巖石、石屑、泥漿，同時(shí)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(yīng)考慮到排水的成分組成。洞內(nèi)水量是逐段遞增，在各級泵站的水泵選型上，應(yīng)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(yīng)充分配備，并有一定的儲備能力。隧道施工后通過對洞內(nèi)水的成分組成分析，其主要水質(zhì)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(chǎn)的高效耐磨渣漿泵，揚(yáng)程70m，流量120m3/h，功率37Kw。隧道內(nèi)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(shè)備數(shù)量上相應(yīng)增加。工作面移動(dòng)水泵，采用移動(dòng)輕便的水泵，實(shí)際操作根據(jù)水量大小在數(shù)量上予以增減。5.2 需要配用的設(shè)備及位置表范家山隧道出口設(shè)置泵站位置及選用設(shè)備一覽表施工工區(qū)涌水量泵站位置水泵型號水泵數(shù)量備用數(shù)量抽水能力DK147+389DK146+340段640

15、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(tǒng)6.1 管路根據(jù)洞內(nèi)水量情況，結(jié)合選配的抽水設(shè)備，正常施工排水采用3套管路（可根據(jù)隧道施工后洞內(nèi)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(dòng)積水）。6.2 集水坑設(shè)置集水

16、坑設(shè)于洞內(nèi)中線處，每隔500m設(shè)置1處，同時(shí)根據(jù)隧道內(nèi)出水量情況予以適當(dāng)加密。臨時(shí)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(jì)確定，一般集水坑尺寸為：2m（長）1m（寬）1m（深），容量2m3，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整大小。6.3固定泵站設(shè)置固定泵站為整個(gè)施工過程結(jié)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(jì)算按該段5min的匯水量加上施工用水合計(jì)確定，其結(jié)構(gòu)尺寸為3m（長）2m（寬）2m（深），容量12m3，可根據(jù)隧道開挖后的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，泵站統(tǒng)一設(shè)置在洞內(nèi)左側(cè)。6.4排水供電為確保洞內(nèi)排水正常進(jìn)行，不因電路問題導(dǎo)致抽排工作的間斷，

17、設(shè)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(wěn)定電源。6.5其他工作面排水采用移動(dòng)式水泵，管路為80mm消防軟管，抽排至就近泵站或臨時(shí)集水坑內(nèi)。為確保洞內(nèi)道路無水干爽，必須修建好兩側(cè)排水溝，確保洞內(nèi)滲水通過側(cè)溝引入集水坑內(nèi)，防止在洞內(nèi)道路上漫流。7反坡隧道排水靈活處理的要點(diǎn)在隧道雙側(cè)設(shè)置的排水溝，排水溝的大小要依據(jù)隧道的坡度和涌水量的大小確定。抽水設(shè)備要依據(jù)隧道洞內(nèi)涌水量的大小及集水坑匯水的情況而定，同時(shí)水泵的揚(yáng)程要參考隧道的坡度和起始點(diǎn)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(jìn)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(jìn)洞，根據(jù)洞口水量情況可適當(dāng)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(xiàng)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(tǒng)，還需在管理上予以加強(qiáng)，才能達(dá)到預(yù)期的效果。為此不僅成立了專業(yè)排水班，設(shè)班長1人，副班長1人，設(shè)備檢修2人，水泵站管理人員2人。制定嚴(yán)格的值班制度。隧道作業(yè)面的隧道排水日常工作堅(jiān)持班長、副班長輪流24h值班制，并制定抽水記錄表進(jìn)行統(tǒng)一管理，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，匯總問題進(jìn)行總結(jié)分析。9.2安全技術(shù)保障措施對施工技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)和操作培訓(xùn)，針對一些技術(shù)特點(diǎn)和操作要領(lǐng)作重點(diǎn)講解和現(xiàn)場示范。對用電的排水

19、設(shè)備要確保電路安裝的正確，檢查轉(zhuǎn)向是否正確，設(shè)置接地裝置及標(biāo)志，要嚴(yán)格按照安全用電方案辦理，做到一機(jī)一閘一漏。水泵的冷卻采用下一個(gè)泵站抽上來的水直接澆至排水泵上進(jìn)行冷卻。由于洞內(nèi)均為滲水，雖然使用水泵為污水泵，一旦在進(jìn)水口處產(chǎn)生淤積將導(dǎo)致堵泵。為此，需要對坑內(nèi)污水進(jìn)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(jìn)水口處進(jìn)行沖攪，同時(shí)利用高壓風(fēng)進(jìn)行沖吹，防止淤泥的淤積。針對隧道施工的特點(diǎn)，施工人員對隧道內(nèi)排水溝及集水坑內(nèi)污泥雜物要及時(shí)進(jìn)行清理，對管路要定期檢查維修，定期用清水進(jìn)行沖洗。在集水泵進(jìn)水口包裹鐵窗紗，同時(shí)把水泵或進(jìn)水口放在竹筐內(nèi)，可以防止污泥及雜物

20、進(jìn)入而發(fā)生堵塞。當(dāng)水位下降超過底座，間隙出水時(shí)，應(yīng)立即停機(jī)檢查，運(yùn)行一段時(shí)間后，須進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。及時(shí)地進(jìn)行保養(yǎng)和維修確保設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要措施。對隧道內(nèi)的抽水設(shè)備要定期進(jìn)行安全檢查，并派專人負(fù)責(zé)管理，做到24小時(shí)輪流值班，建立嚴(yán)格的值班管理制度。對易損的排水設(shè)備及管理配件要有必要的儲備和供應(yīng)上的保障。10應(yīng)急預(yù)案為應(yīng)對可能出現(xiàn)突水、涌水等突發(fā)事故。為此，在現(xiàn)有排水系統(tǒng)上增設(shè)了1套設(shè)備和管路作為應(yīng)急措施。管路利用高壓進(jìn)水管路，即在每個(gè)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(guān)閉。一旦遇到突水、涌水現(xiàn)象，即把進(jìn)水閘閥關(guān)閉，截?cái)喔邏汗┧蜷_排水閥進(jìn)行應(yīng)急抽排，在特殊情況下，洞內(nèi)高壓風(fēng)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(diǎn)，對隧道內(nèi)突發(fā)涌水事故，抽水設(shè)備損害，水位突然升高，建立必要的應(yīng)急系統(tǒng)，在掌子面及隧道內(nèi)設(shè)置應(yīng)急燈，并保持隧道內(nèi)通信暢通，發(fā)生突發(fā)事故后及時(shí)上報(bào)項(xiàng)目部應(yīng)急預(yù)案領(lǐng)導(dǎo)小組，啟動(dòng)突發(fā)事件的應(yīng)急預(yù)案。