暗挖隧道施工排水方案.docx

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暗挖隧道施工排水方案

**隧道施工排水方案

1工程概况

工程概况

**位于深圳中部发展轴上皇岗路及清平快速之间，规划定位为城市主干道。

坂银通道主线全长约公里。

沿线涉及福田、罗湖及龙岗三区。

工程采用城市主干道标准建设，双向六车道，设计车速50km/h。

本标段为第三合同段，起讫里程为K4+000～K6+400，总长公里。

主要工程为**，隧区地面标高在～之间，最大埋深。

洞口采用削竹式洞门，钻爆法开挖，采用复合式衬砌，本合同段隧道位于R=1000m的平曲线及R=9000m的竖曲线上，纵坡%。

隧道左线2380米，右线2420米。

人行横通道9处；车行横通道5处；应急停车带左右洞各2处，配电室2处。

表1-1隧道围岩类型统计表

隧道名称

隧道里程

长度（m）

围岩类别及衬砌长度（m）

Ⅵ级

Ⅴ级

Ⅳ级

Ⅲ级

Ⅱ级

**隧道

LK4＋000～LK6＋380

2380

95

160

700

1250

175

RK4＋040～RK6＋460

2420

70

155

775

1155

265

水文气象条件

水文气象

深圳市气候属亚热带海洋性季风气候，热量丰富，日照时间长，雨量充沛。

气候和降雨量随冬、夏季风的转换而变化。

冬季无严寒，夏季湿热多雨，一年内有冷暖和干湿季之分。

具有雨热同季，干凉同期的特点。

但降水和气温的年季变化较大，灾害性天气也较多。

地表水

地表水系以鸡公山为分水岭，经由残丘、斜坡向冲沟汇集至临近水库中。

地下水

区内雨量充沛，地下水主要受大气降水和地表水补给。

在沟谷、冲沟及水库岸边浅滩区地下水位埋藏浅，丘陵地区埋藏较深。

勘察期间测得稳定水位埋深~，标高~。

本工程沿线场地主要含水层有三类，第一类为第四系全新统冲洪积含卵石粗砂层及第四系上更新统冲洪积中粗砂、圆砾层，其含水性及透水性较强，赋存于其中的地下水为孔隙潜水，具微承压性；第二类为强风化及中等风化岩中赋存的基岩裂隙水，其含水性及透水性较弱，属弱含水、弱透水性地层，亦具微承压性；第三类是赋存于断层破碎带中的构造裂隙水，其含水性及透水性受构造裂隙影响，具有沿构造破碎带集中分布的特征，具承压性，并可受地表水体渗透补给，水量相对较丰富。

其余地层的含水性、透水性较弱，属相对隔水层。

2编制依据

（1）施工设计图纸及**隧道水文地质条件；

（2）《公路隧道施工技术规范》（JTGF60—2009）。

?

（3）《公路工程施工安全技术规范》（JTGF90—2015）?

（4）《公路工程质量检验评定标准》（JTG?

F80/1-2004）?

（5）铁路工程地质手册

（6）已审批的实施性施工组织设计；

（7）现场踏勘及调查了解的施工环境、条件等。

3排水方案

涌水量计算

**隧道区内以丘陵地貌及低台地地貌为主，地表水系相对不发育，山间小型冲沟旱季一般无径流，雨季时受周边丘陵，坡体面流和径流的迅速补给而水量大增，具有流速快，水量大，携砂量较高等特点。

隧洞所穿过的沟谷一般无常年流水，说明地下水补给量不大，主要接受降水补给。

现采用水均衡方程，计算隧道涌水量。

其控制因素为：

大气降水量，隧址集水面积，降水渗入系数及大气降水渗入地下达到隧道涌水处所需的渗流时间。

按照《铁路工程地质手册》中表2-4-12隧道涌水量降水入渗法计算公式：

隧道涌水量：

Q=1000FαA/T；

式中：

Q——隧道涌水量（m3/d）；

F——隧道集水面积（km2）；

α——大气降水渗入系数；

A——年最大日降水量；

T——渗流时间（d）。

隧道集水面积（F）：

以地表分水岭为界，在1∶1000地形图中量测；

大气降水渗入系数α取经验值；

年最大日降水量（A）取深圳地区日平均最大降水量282mm；

渗透时间T取经验值T=；

根据设计资料计算预测，隧道北出口LK5+250～LK6+350；RK5+300～RK6+400段估算最大涌水量为752m3/d（3/h）；

隧道北出口LK4+000～LK5+250；RK4+040～RK5+300段估算最大涌水量为1253m3/d（3/h）。

**隧道排水的特点

（1）隧道左线LK6+380～LK6+150段230m为顺坡，坡度1%，LK6+150～LK4+000段2150m为反坡，坡度%；隧道右线RK6+460～RK6+295段165m顺坡，坡度%，RK6+295～RK4+040段2255m反坡，坡度%。

（2）顺坡施工时洞内施工前进方向为上坡，洞内水可顺坡流出，排水较为方便。

（3）反坡施工即向洞内施工前进方向为下坡，洞内水向工作面汇集，需要及时抽排，以防止施工掌子面水积聚过深，影响隧道围岩的稳定和危及隧道施工的机械设备及施工人员的安全，影响正常的施工生产。

总体方案

（1）洞内顺坡排水临时排水沟，临时排水沟断面应满足隧道中渗漏水和施工废水的需要，并经常清理排水设施，防止淤塞，确保水路畅通。

水沟位置应远离边墙，宜距边墙基脚不小于。

在膨胀岩、土质地层、围岩松软地段等特殊或不良地质地段隧道中，排水不宜直接接触围岩，宜根据需要对排水沟进行铺砌或用管槽代替，排水沟中不得有积水。

台阶法施工时，上台阶应在下台阶开挖前架槽（管）将水引排至下台阶排水沟内，横向分幅开挖时应挖横向排水沟将水引至未开挖一侧，严禁漫流浸泡下台阶基坑。

（2）反坡排水，需采用机械排水，设置多级泵站接力排水，工作面积水采用移动式潜水泵抽至就近泵站或临时集水坑内，其余已施工地段隧道渗（涌）水经隧道内侧沟自然汇集到临时集水坑内或泵站水池内，由固定排水泵站将积水经排水管路抽排至上一级排水泵站内，如此由固定式排水泵站接力将洞内积水抽排至洞外，经污水处理池处理后排放，固定式排水泵站水仓容量按5min涌水量设计，并考虑施工和清淤方便综合确定；临时集水坑根据汇水段汇水量大小确定。

（3）工作水泵按使用1台，备用1台，检修1台配备，针对隧道涌水量大时要适当增加工作水泵；同时为防止突水，设置利用高压风管作为1套应急排水系统。

排水系统方式

洞内反坡排水方式，根据坡度、水量和设备情况布置管路和排水泵站，一次或分段接力排出洞外。

根据鸡公山隧道的实际情况，对坡度较缓的隧道反坡道施工排水，适合采用较长距离开挖固定式集水坑作为泵站，用小集水泵将开挖面的积水抽到最近的集水坑内，再用大功率的自动排水系统泵站通过排水管道将水排到洞外。

如下图：

图3-1**隧道反坡排水方式洞内平面布置示意图

这种方式的优点是所需抽水机较少，需要开挖的集水坑较少，排水泵站较少，缺点是要安装水管较长，抽水机需要跟随坑道的掘进二次拆迁前移。

4本工程拟采用的主要排水方案

**隧道坡度较缓，采用长距离管道配合小集水泵收集反坡排水，考虑隧道反坡施工较长以及水泵扬程等因素，根据设计估算最大涌水量进行如下设置：

（1）在隧道左线LK4+000～LK5+250段拟设置固定式排水泵站3座，分别设置在LK4+400、LK4+800、LK5+200处；LK5+250～LK6+150段拟设置固定式排水泵站2座，分别设置在LK5+600、LK6+000处。

（2）在隧道右线RK4+040～RK5+300段拟设置固定式排水泵站3座，分别设置在RK4+440、RK4+840、RK5+240处；RK5+300～RK6+295段拟设置固定式排水泵站2座，分别设置在RK5+640、RK6+040处。

（3）实际施工时如遇到涌水量较大时可根据具体情况进行加密，泵站之间采用Φ200mm排水管长距离输送，前方施工掌子面积水采用临时集水坑来收集积水，小集水泵用Φ80mm消防软管将积水收集并输送至最近的较大的集水泵站内，对两个固定式排水泵站之间积水采用洞内两侧设排水沟加横沟自然汇集至高程较低的集水泵站内，由最后一级排水泵站传递至洞外污水处理池。

5设备选型配套

抽水设备型号选型原则

（1）隧道排水主要为隧道渗水，同时需考虑到施工用水。

水质除地下水的本身成分外，主要还有岩石、石屑、泥浆，同时还有喷射混凝土的回弹物掺杂物，所以除考虑到需排出的水量外，还应考虑到排水的成分组成。

（2）洞内水量是逐段递增，在各级泵站的水泵选型上，应按照排水能力递增原则自下而上递增选配。

（3）各级泵站排水能力应充分配备，并有一定的储备能力。

（4）隧道施工后通过对洞内水的成分组成分析，其主要水质除地下水的本身成分外，主要还有岩石、石屑、泥浆等成分，应考虑应选用污水污物潜水电泵。

根据扬程合理选用水泵型号。

正洞内泵站间水量递增较大，为考虑到在管理、操作维修上的方便，泵站间高差相近，也选用型号相同水泵，只是在设备数量上相应增加。

工作面移动水泵，取用移动轻便的水泵，实际操作根据水量大小在数量上予以增减。

需要配用的设备及位置表

表5-1**北出口设置泵站位置及选用设备一览表

施工区段

涌水量

泵站位置

水泵型号

水泵数量

备用数量

抽水能力（m3/h）/扬程（m）

隧道左线

LK4+400～LK5+250

1253m3/d

LK4+400

WQ

1

1

70/40

LK4+800

WQ

1

1

70/40

LK5+200

WQ

1

1

70/40

LK5+250～LK6+150

752m3/d

LK5+600

WQ

1

1

70/40

LK6+000

WQ

1

1

70/40

临时集水

AS30-2CB

1

1

11/30

WQ65-35-50-11

1

1

35/50

隧道右线

RK4+040～RK5+300

1253m3/d

RK4+440

WQ

1

1

70/40

RK4+840

WQ

1

1

70/40

RK5+240

WQ

1

1

70/40

RK5+300～RK6+295

752m3/d

RK5+640

WQ

1

1

70/40

RK6+040

WQ

1

1

70/40

临时集水

AS30-2CB

1

1

11/30

WQ65-35-50-11

1

1

35/50

说明：

（1）隧道左、右线均考虑一套备用设备，并有一定的富余量，可根据开挖后的实际情况进行调整，WQ、WQ65-35-50-11为山西天波生产的污水潜水泵系列，AS30-2CB为上海欣泉搅碎式排污泵。

（2）隧道估算涌水量是根据设计资料和以往隧道施工经验进行估算，实际出水量可能会有出入，应根据开挖后实际情况加以调整，抽水设备的配置情况。

（3）应急措施：

当涌水量超出计算值立即启用应急预案，增加排水设施。

（4）施工掌子面用水按20～30m3/d考虑。

6排水系统

管线布置

排水管布置，充分考虑隧道洞内所有管线的布置形式，做到合理布置、安全使用、规范施工，具体管线布置见下图：

图6-1**隧道洞内管线布置示意图

管路

根据洞内水量情况，结合选配的抽水设备，正常施工排水采用3套管路（可根据隧道施工后洞内涌水情况增加管路）：

2套Φ150mm或Φ200mm管材均为无缝钢管（一套检修备用，一套日常使用）；1套为Φ80mm消防软管（工作面上移动积水）。

集水坑设置

根据**隧道洞内横坡分析，隧道左线集水坑设置于洞内左侧，隧道右线集水坑设置于洞内右侧。

每隔200m设置1处，同时根据隧道内出水量情况予以适当加密。

临时集水坑的容量按该段15min的汇水量加上施工用水量（每工作面20-30m3/d）合计确定，一般集水坑尺寸为：

2m（长）*2m（宽）*（深），容量6m3，可根据实际情况进行调整大小。

固定泵站设置

固定泵站为整个施工过程结束前所使用的接力排水水仓位置，其具体位置见《鸡公山北出口设置泵站位置及选用设备一览表》。

泵站水仓容量计算按该段15min的汇水量加上施工用水合计确定，其结构尺寸为3m（长）*2m（宽）*（深），容量9m3，可根据隧道开挖后的实际情况进行调整。

隧道左线泵站统一设置在洞内左侧，隧道右线泵站统一设置在洞内右侧。

排水供电

为确保洞内排水正常进行，不因电路问题导致抽排工作的间断，设置一条专用供电线路。

由于水泵功率较大，新用电源电压为380V，所以泵站用电引入380V稳定电源。

同时隧道左、右线各配置一台发电机。

其他

（1）工作面排水采用移动式水泵，管路为Φ80mm消防软管，抽排至就近泵站或临时集水坑内。

（2）为确保洞内道路无水干爽，必须修建好两侧排水沟，确保洞内渗水通过侧沟引入集水坑内，防止在洞内道路上漫流。

7反坡隧道排水灵活处理的要点

（1）在隧道双侧设置的排水沟，排水沟的大小要依据隧道的坡度和涌水量的大小确定。

（2）抽水设备要依据隧道洞内涌水量的大小及集水坑汇水的情况而定，同时水泵的扬程要参考隧道的坡度和起始点的高差，要尽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

在隧道进口处做好排水措施，做到排水畅通，并在洞口增加截水横沟，防止地表水和施工排水倒灌进洞，根据洞口水量情况可适当加大横沟断面，并在沟顶加盖铁板，做到排水和行车互不影响。

9各项保证措施

组织管理保证

（1）在排水施工上不仅需要一套完善、合理的排水系统，还需在管理上予以加强，才能达到预期的效果。

为此不仅成立了专业排水对，还要制定了相应的管理措施。

（2）针对鸡公山隧道左、右线工作面的排水情况，成立隧道左、右线分别成立一个专业排水队。

每个队设队长1人，副队长1人，设备检修2人，水泵站管理人员2人，工作面操作人员3人，合计9人。

（3）建立严格的值班制度。

隧道作业面的隧道排水日常工作坚持队长、副队长轮流24h值班制，并制定抽水记录表进行统一管理，发现问题及时处理，汇总问题进行总结分析。

施工管理措施

（1）配备足够、富裕的抽水设备，保证施工生产安全和工程进度。

（2）完善各种排水机械设备的安全操作规程和维护保养细则，并向操作和维修人员交底。

认真做好机械设备的管用养修，避免在进行排水时出现故障，从而影响施工。

（3）配备专人负责工程排水工作，对每天排水情况进行记录，并对数据及时分析，以指导下步工作。

（4）通过多种超前水平钻探及综合物探手段相互印证，提前确定可能发生突、涌水的位置或段落，以防发生严重的后果。

（5）在涌水量较大、涌水类型为基岩裂隙水情况下，当涌水在长段落范围内时，采取“适量排放”的原则进行隧道施工排水；当涌水集中在比较短的范围内时，采用径向注浆的方式进行堵水。

当涌水量较大、严重影响隧道的掘进速度时，采用超前注浆和帷幕注浆技术来加快隧道的施工。

当施工中出现较大集中涌水时，采取局部注浆的方式进行封堵，对剩下的小股涌水进行集中引排。

（6）水量较大地段开挖过程中加强监控量测频率，及时进行回归分析，发现异常及时制定合理应对措施。

（7）配备相应的发电机，出现停电时由发电机组发电及时进行排水。

（8）在隧洞每一泵站处高压风管加设接头，在出现应急或管路检修时作为应急管道使用。

安全技术保障措施

（1）对施工技术人员进行技术和操作培训，针对一些技术特点和操作要领作重点讲解和现场示范。

（2）对用电的排水设备要确保电路安装的正确，检查转向是否正确，设置接地装置及标志，要严格按照安全用电方案办理，做到一机一闸一漏。

（3）水泵的冷却采用下一个泵站抽上来的水直接浇至排水泵上进行冷却。

（4）由于洞内均为渗水，虽然使用水泵为污水泵，一旦在进水口处产生淤积将导致堵泵。

为此，需要对坑内污水进行搅合，施工中采用在水泵与管路的接口处安一处出水口并安装阀门，利用抽水的高压水不断对进水口处进行冲搅，同时利用高压风进行冲吹，防止淤泥的淤积。

（5）针对隧道施工的特点，施工人员对隧道内排水沟及集水坑内污泥杂物要及时进行清理，对管路要定期检查维修，定期用清水进行冲洗。

（6）在集水泵进水口包裹铁窗纱，同时把水泵或进水口放在竹筐内，可以防止污泥及杂物进入而发生堵塞。

（7）当水位下降超过底座，间隙出水时，应立即停机检查，运行一段时间后，须进行维护保养。

及时地进行保养和维修确保设备正常运转的必要措施。

（8）对隧道内的抽水设备要定期进行安全检查，并派专人负责管理，做到24小时轮流值班，建立严格的值班管理制度。

（9）对易损的排水设备及管理配件要有必要的储备和供应上的保障。

10应急预案

（1）当施工至软弱破碎、地下水发育段时，需实施超前地质探测预报，设计有超前地质钻探预报方案时，按设计进行施作。

设计无超前地质预报时，一般采取超长钻眼（钻眼长度5m以上），以探知前方围岩地质情况，根据所钻探的地质情况，及时反馈至工区领导和技术室，分析突水、涌泥可能性。

若有突泥涌水可能性，有设计则按设计方案进行处理，若设计无针对性施工方案，立即上报监理部、设计院及业主等，要求设计院设计相应的施工方案，防止突泥涌水的发生。

（2）发生突泥、涌水事故之后，应立即启动项目部制定的突泥涌水应急预案，同时根据流量大小确定引排水方案，尽快排除洞内积水，确保后续处理措施的及早进行。

（3）为应对可能出现突水、涌水等突发事故。

为此，在现有排水系统上增设了1套设备和管路作为应急措施。

管路利用高压进水管路，即在每个泵站处在高压水管上开口，与安装在泵站处的水泵接通，正常情况下把闸阀关闭。

一旦遇到突水、涌水现象，即把进水闸阀关闭，截断高压供水，打开排水阀进行应急抽排，在特殊情况下，洞内高压风管也可以改造利用上作为排水管道。

（4）针对隧道反坡施工排水的困难的特点，对隧道内突发涌水事故，抽水设备损害，水位突然升高，建立必要的应急系统，在掌子面及隧道内设置应急灯，并保持隧道内通信畅通，发生突发事故后及时上报项目部应急预案领导小组，启动突发事件的应急预案。

做到以人为本，兼顾财物，力争把损失降低到最低限度。

具体事宜严格按制定好隧道突发事故应急预案办理。

11安全文明施工，环水保施工规定

（1）污水处理

针对隧道排水污染大，粉尘多的特点，对排水要严格按照环水保规定，建立三级沉淀池，严禁污水不处理排放，对洞内施工排放的污水须经沉淀、隔油、气浮处理。

处理后的水尽量用于洒道路，排放的水一定要经检验达标后方可排入河沟。

沉淀池内淤泥用吸泥泵抽出后集中晾干，而后装运至弃碴场内统一堆弃。

（2）其它事项严格按照标段环水保措施办理。

（3）安全文明施工按隧道安全文明施工规定办理。

12附件

附件1：

鸡公山隧道洞外排水平面布置图