精品建筑施工资料二青山隧道施工排水专项方案.docx
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精品建筑施工资料二青山隧道施工排水专项方案
渝黔隧道施工排水专项方案
1、渝黔隧道工程概况
1.1、工程简介
渝黔铁路10标段五分部施工起讫里程D1K282+735.787~D1K290+554。
27,总长度7.818km,包括特大桥2座(总长2.755延长米)、大桥5座(总长0。
925km)、中小隧道4座(总长3。
375km)、涵洞2座、路基0。
762km。
重难点工程是大干沟双线特大桥(高墩、大跨度连续梁)、安理寨隧道(采空区、岩溶、低瓦斯隧道)坪上双线特大桥(多次跨越既有铁路)。
项目地处贵阳市息烽县,线路穿越小寨坝镇、永靖镇,临近210国道及贵遵高速公路,交通较为便利。
本段工程计划2013年6月20日开工,2015年10月31日达到竣工交付标准,总工期30个月。
隧道包括新小干沟隧道(中心里程D1K283+865,全长254m)、安理寨隧道(中线里程D1K285+053。
5,全长1517m)、息烽一号隧道(中心里程D1K286+883.5,全长1463m)、息烽二号隧道(中心里程D1K288+092。
5,全长141m);
1.2、地质构造
本标段隧道位于云贵高原黔中东缘息烽南山一带,隧址区内地势总体是东高西低,高程一般在1050~1160m.隧道区属构造剥蚀到溶蚀地貌。
隧道区覆盖层为第四系松散堆积岩,下伏基岩为三叠系和二叠系泥岩,灰岩和煤层.息烽向斜:
向斜轴轴向东北20°,地层倾角北西翼14~24°,南东翼40~60°,核部最新地层为侏罗纪系自流井群,翼部主要为三叠系及二叠系地层。
隧道位于该向斜北西翼
1.2.1、断裂
受区域构造压应力的影响,测区主要发育NNE走向断裂,共有2条断层与隧道正线或斜井相交,现分述如下:
F4正断层
为一压扭性逆断层,在D1K284+650m(洞身处相交于D1K284+677)与隧道线路交角为68°。
断层走向近东西,倾向向东,倾角为70°左右,断距约30m,长约0。
4km。
上盘地层向北东方向位移,下盘地层向南西方向位移,两盘地层均为T1y²~P2L²,岩性主要为灰岩,其次为泥岩,钙质泥岩夹粉砂岩及煤层.破碎带宽5~10m,在断层与线路交汇地带发育一溶蚀洼地,降雨时部分地表水顺断层带向下渗流,对隧道施工影响较大。
F5逆断层
为一压扭性逆断层,属黑神庙背斜轴进一步受力破坏所形成.该断层在D1K285+070m(洞身相交于D1K285+080m处)与隧道线路交角为59°,断层走向北东,倾向南东,倾角51°左右,断距大于50m,在隧址区出露长度大于1km,向线路的左右两侧延出区外。
上盘地层向北东方向位移,下盘地层向南西方向位移,两盘地层均为T1y1~P2L,岩性主要为灰岩,其次为泥岩,钙质泥岩夹粉砂岩及煤层。
破碎带宽10~20m,物探勘探成果资料对该断层亦有一定的显示,调查时地表见有断层泉处露.断层破碎带大部分位于软质岩地层中,其走向与线路走向呈小角度斜交,隧道通过破碎带及影响带的长度较大,对隧道的施工有影响
1。
2.3、节理
测区岩体受构造及变质岩化作用影响,岩层产状多变,节理发育,节理间距0.5~5m不等,岩体多被切割成碎裂状或块状,大部分为微张~张开节理,部分胶结,少有充填物,并发育有节理密集带。
测区以走向为N310°~320°W、N340°~350°W及N30°~40°E三组节理最为发育。
1。
3、水文地质
1.3.1、地下水类型
隧道穿越地层除进、出口浅埋段为第四系黄土层外,其余均为太古界、元古界的变质岩地层.根据各地层的岩性及其组合关系、地质构造条件、水理性质、地下水赋存条件和水力特征,可将隧址区地下水类型划分为两类:
变质岩类基岩裂隙水和松散岩类孔隙水。
1.3.1。
1、变质岩类基岩裂隙水
测区内的岩性为太古界和元古界的片麻岩、伟晶岩、片岩、石英岩、超基性岩、花岗岩和变粒岩等,岩石一般坚硬致密,透水性、含水性都较弱。
基岩中的地下水主要具有如下赋存规律:
第一、受区域构造应力作用,岩体节理裂隙、断层发育,为地下水赋存创造了条件,并决定了其富水程度的强弱。
与隧道相交的9条断层破碎带、3处节理密集带都含有较多的地下水。
第二、隧道进口段、出口段埋深较浅,基岩上覆几十米厚的黄土,基岩全风化、强风化,破碎呈砂土状、碎石土状,透水性强,含水量大。
第三、野鸡山向斜是有利的储水构造。
1。
3.1.2、松散岩类孔隙水
第四系中、上更新统孔隙潜水含水层岩性以粉质黄土为主,多以披盖式覆于基岩之上,厚度一般50—70m.以接受大气降水垂直补给为主,局部亦有河流的侧向补给,富水程度小。
第四系全新统河谷冲积层孔隙潜水,主要分布于湫水河、岚河水系的河谷、沟谷及其阶地地带,含水层由砂和砂砾组成,含水层厚度变化较大,透水性强,地下水位埋深浅。
1。
3.2地质构造对地下水赋存的影响
区内地层是以片岩、片麻岩、石英岩、变粒岩为主的变质岩类地层,局部分布各时代的侵入岩类,均属于蓄水程度弱的裂隙含水岩组.从区域地质及构造情况分析,构造是地下水赋存主要影响因素。
测区地层受多期构造运动的影响,形成了以元古界野鸡山群白龙山组(PtYb)为核部地层的向斜构造.在其两翼则发育多条与褶皱轴向近平行的区域性断层,其中一条使得太古界界河口群奥家滩三段(ArJa3)与元古界野鸡山群青杨树湾组(PtYq)呈断层接触。
上述褶皱与断层构造的存在,以及各地层岩性的差异,从而使得地下水的赋存有着不同的赋存特征:
1。
3。
2.1、在向斜核部地段呈现汇流型特征。
从构造条件上看,位于向斜核部的白龙山组(PtYb)地层具有一定程度的富水性,但由于其岩层主要为斜长角闪岩、角闪片岩及角闪变粒岩等硬质岩,且多为块状结构,所以其富水部位主要为节理、裂隙密集带。
1。
3。
2。
2、断裂及其影响带,岩体破碎,构造裂隙密集,为地下水的富集、运移创造了条件.测区内分布的两条北东向断裂与向斜构造复合联合,从而形成了该区域近南北向的构造体系.该构造体系控制并制约着地下水的富集,从而形成了地下水不同的赋存条件与分布特征.
2、排水方案
2。
1、总体排水方案
洞口及正洞排水为反坡排水,采用机械排水,设置多级泵站接力排水.施工掌子面积水采用移动式潜水泵抽至就近泵站或移动水仓中。
进洞口每420m左右设1个水仓;出洞口每430m左右设1个水仓
2.2、水仓容量
泵站水仓容量按10min两倍设计正常涌水量计算,各工区水仓设计尺寸见表5.
2。
3、设备配置:
2。
3。
1、高差计算
1#斜井:
每级泵站之间的高差为420×78‰=32。
76m;
2#斜井:
每级泵站之间的高差为430×112‰=48.16m;
3#斜井:
每级泵站之间的高差为460×110‰=50.6m;
4#斜井:
每级泵站之间的高差为620×60‰=37.2m;
正洞:
每级泵站之间的高差为1000×5‰=5m。
2。
3。
2、最大涌水量
斜井进入正洞前每小时预测最大涌水量:
1#斜井:
59。
07m3/h;2#斜井:
118。
61m3/h;3#斜井:
106。
78m3/h;4#斜井:
75.83m3/h。
斜井进入正洞后每小时预测最大涌水量:
1#斜井:
273.0m3/h;2#斜井:
375。
68m3/h;3#斜井:
389。
6m3/h;4#斜井:
336.8m3/h。
正洞反坡排水每小时预测最大涌水量:
进口:
171.81m3/h;1#斜井:
171.38m3/h;2#斜井:
171。
38m3/h;3#斜井:
179.95m3/h;4#斜井:
89。
63m3/h。
2.3.3、抽水机配置
按2倍涌水量考虑排水能力,设备分阶段投入。
斜井水仓选择大流量、高扬程抽水机,分进入正洞前和进入正洞后两个阶段考虑,正洞选择大流量、低扬程抽水机(利用斜井第一阶段设备)。
各水仓抽水配置表如下:
表6:
抽水机配置表
序号
位置
水仓名称
排水阶段
抽水机参数
数量(台)
总流量(m3/h)
备注
参考型号
功率(KW)
流量(m3/h)
扬程(m)
小计
合计
1
1#斜井
1#、2#
进入正洞前
55
100
80
1
100
200
排水设备
江苏亚梅泵业污水泵ZW100—100—80型
2
55
100
80
1
100
备用
3
进入正洞后
75
150
110
2
300
600
排水设备
IHG离心泵125-315A型
4
75
150
110
2
300
备用
5
2#斜井
1#、2#、3#、4#
进入正洞前
55
100
80
1
100
200
排水设备
江苏亚梅泵业污水泵ZW100-100—80型
6
55
100
80
1
100
备用
7
进入正洞后
90
192
119
2
384
768
排水设备
IHG离心泵125—315型
8
90
192
119
2
384
备用
9
3#斜井
1#、2#、3#、4#
进入正洞前
55
100
80
1
100
200
排水设备
江苏亚梅泵业污水泵ZW100-100-80型
10
55
100
80
1
100
备用
11
进入正洞后
90
192
119
2
384
768
排水设备
IHG离心泵125—315型
12
90
192
119
2
384
备用
13
4#斜井
1#、2#
进入正洞前
55
100
80
1
100
200
排水设备
江苏亚梅泵业污水泵ZW100—100-80型
14
55
100
80
1
100
备用
15
进入正洞后
75
180
104。
6
2
360
720
排水设备
IHG离心泵125—315A型
16
75
180
104.6
2
360
备用
17
正洞
/
/
55
100
80
9
900
1800
排水设备
江苏亚梅泵业污水泵ZW100—100—80型
55
100
80
9
900
备用
说明:
正洞水泵进口集水仓4台;1#斜井正洞反向排水集水仓4台;2#斜井正洞反向排水集水仓4台;3#斜井正洞反向排水集水仓4台;4#斜井正洞反向排水集水仓2台,共计18台,一半正常抽水,一半备用,水泵采用从斜井更换出来的水泵。
表7各管径水头损失表(斜井施工)
抽水机额定流量(m3/h)
100
100
100
100
抽水机额定扬程(m)
80
80
80
80
管路长度(m)
420
430
460
620
排水高差(m)
32。
76
48。
16
50。
6
37。
2
排水管直径(mm)
100
125
150
200
100
125
150
200
100
125
150
200
100
125
150
200
管内流速(m/s)
3。
54
2。
26
1。
57
0.88
3。
54
2.26
1.57
0.88
3.54
2.26
1.57
0。
88
3.54
2。
26
1。
57
0.88
管内沿程水头损失(m)
53。
71
17.51
7。
04
1。
66
54.99
17.93
7。
21
1.70
58.82
19.18
7.71
1。
82
79。
28
25。
85
10。
4
2.45
管内弯道水头损失(m)
1。
19
0。
48
0。
23
0。
07
1.19
0。
48
0。
23
0。
07
1。
19
0.48
0.23
0。
07
1。
19
0。
48
0。
23
0.07
是否满足要求
否
是
是
是
否
是
是
是
否
是
是
是
否
是
是
是
表7各管径水头损失表(进入正洞以后)
抽水机额定流量(m3/h)
200
300
384
384
360
抽水机额定扬程(m)
80
110
119
119
104.6
管路长度(m)
1000
420
430
460
620
排水高差(m)
5
32.76
48.16
50.6
37.2
排水管直径(mm)
100
125
150
200
100
125
150
200
100
125
150
200
100
125
150
200
100
125
150
200
管内流速(m/s)
3。
54
2。
26
1。
57
0。
88
10。
6
6.79
4.71
2.65
13.6
8。
69
6.04
3。
4
13.6
8.69
6。
04
3.4
12。
7
8.15
5。
66
3.18
管内沿程水头损失(m)
127。
9
41。
7
16。
7
3.95
481.5
158.1
63。
4
15。
1
811.6
265.1
106.7
25。
4
868.2
283。
6
114。
2
27。
1
1020
336。
2
135。
1
31.9
管内弯道水头损失(m)
1。
19
0.48
0。
23
0.07
10.7
4.37
2。
1
0。
67
17.6
7。
17
3。
46
1。
1
17。
6
7.17
3.46
1。
1
15.3
6.3
3。
04
0。
96
是否满足要求
否
是
是
是
否
否
否
是
否
否
否
是
否
否
否
是
否
否
否
是
2。
3.4、排水管直径选择
根据水头损失计算公式:
v=Q/A=Q/(лr²);
管道阻力水头损失:
hf=λ×L/d×v2/(2g)
弯道阻力水头损失:
hf=ξ×v2/(2g)
其中:
v=流速,Q=流量,A=管路截面积,λ=系数(0。
02),L=管路长度,d=管路直径,ξ=系数(1。
86)
计算得出所选取的抽水机采用不同管径时流速和水头损失见表7
根据表7计算结果显示,各洞口采用水管管径见表8
表8:
正洞及斜井井身排水管管径表
正洞
1#斜井
2#斜井
3#斜井
4#斜井
备注
钢管直径(mm)
125
200
200
200
200
3、电源配置
各洞口施工用电统计表及电源配置表见表9、
表9:
各洞口施工用电配置表
洞外主要施工用电(KW)
斜井主要施工用电(KW)
正洞主要施工用电(KW)
拌合站
钢筋加工
空压机
通风机
营区用电
合计
使用率
施工用电
排水
合计
使用率
排水
施工用电
合计
使用率
进口
120
50
440
220
20
850
595
0
0
110
130
240
168
1#斜井
30
20
550
440
20
1060
742
30
300
330
231
110
170
280
196
2#斜井
60
550
440
20
1070
749
40
720
760
532
110
220
330
231
3#斜井
90
30
660
440
20
1240
868
40
720
760
532
110
220
330
231
4#斜井
30
20
550
440
20
1060
742
35
300
335
234.5
110
220
330
231
出口
30
20
440
220
20
730
511
0
0
130
130
91
说明:
洞内施工用电主要为输送泵、喷锚机、洞内支立拱架用电,正常用电按设备功率的0.7倍系数考虑。
从表9可以看出,进口工区洞外施工用电595KW,洞内施工用电168KW,大电设置在洞外设置630KVA变压器提供洞外施工用电,洞内施工进入1000m计划10KV高压进洞1台315KVA变压器供洞内施工及洞内排水供电;1#斜井工区洞外施工用电742KW,斜井施工用电231KW,正洞施工用电196KW,大电设置在洞外设置800KVA变压器提供洞外用电及斜井施工期间洞内施工排水供电,洞内施工进入正洞以后计划10KV高压进洞1台315KVA变压器供斜井泵站排水供电,一台315变压器供正洞内正反向施工及正洞泵站排水供电;2#斜井工区洞外施工用电749KW,斜井施工用电532KW,正洞施工用电231KW,大电设置:
洞外设置800KVA变压器提供洞外用电及斜井施工期间洞内施工排水供电,洞内施工进入正洞以后计划10KV高压进洞1台630KVA变压器供斜井泵站排水供电,一台315变压器供正洞内正反向施工及正洞泵站排水供电;3#斜井工区洞外施工用电868KW,斜井施工用电532KW,正洞施工用电231KW,大电设置:
洞外设置800KVA变压器提供洞外用电及斜井施工期间洞内施工排水供电,洞内施工进入正洞以后计划10KV高压进洞1台630KVA变压器供斜井泵站排水供电,一台315变压器供正洞内正反向施工及正洞泵站排水供电;4#斜井工区洞外施工用电742KW,斜井施工用电234KW,正洞施工用电231KW,大电设置:
洞外设置800KVA变压器提供洞外用电及斜井施工期间洞内施工排水供电,洞内施工进入正洞以后计划10KV高压进洞1台315KVA变压器供斜井泵站排水供电,一台315变压器供正洞内正反向施工及正洞泵站排水供电.
4、成本预算
进口及斜井正洞内排水管采用壁厚4mmФ125钢管,其余四个斜井采用壁厚4mmФ200钢管,进口及斜井正洞内反坡排水采用一级泵站,泵站除4#斜井安装2台水泵以外(一用一备)其他各泵站都安装4台水泵(两用两备)(水泵采用从前期斜井施工时使用的ZW100—100—80型污水泵)。
斜井内1#斜井、4#斜井设置2级泵站,每个泵站内设置4台水泵(两用两备),2#斜井、3#斜井设置4级泵站,每个泵站内设置4台水泵(两用两备)。
斜井施工期间水泵采用ZW100-100—80型污水泵,施工进入正洞以后根据涌水量跟换成IHG离心泵125—315A型或IHG离心泵125—315型离心水泵。
根据水泵功率要求,1#斜井、4#斜井需各增加一台315KVA变压器供斜井排水供电,2#斜井、3#斜井需各增加一台600KVA变压器供斜井排水供电。
ZW100-100-80型污水泵参考价6000元/台,IHG离心泵125-315A型参考价24500元/台,IHG离心泵125—315型参考价27800元/台。
变压器315KVA参考价50000元/台,630KVA参考价80000元/台,各工区排水主要成本详见表10。
5、应急预案
每个泵站均设置备用抽水机,第一预防工作水泵出现故障时启用备用抽水机工作.第二预防突水事件发生时采用备用水泵一起工作。
高压风管和供水管经过水泵站是均应设置阀门和接口,遇突水事件时使用高压风管和供水管做排水管.
6、结束语
二青山隧道设计为高风险隧道,斜井长、坡度大,承担正洞施工任务量重,工期紧。
施工排水成为制约工程进度的重点工序,如何采用正确的排水方案直接影响到整个隧道的工期,此方案主要依据设计院提供涌水量作为参考数据设计,实际施工过程中可根据施工现场实际涌水量做相应的调整。
表10:
各工区主要材料及工费成本表:
排水管
泵站
增加变压器
电费(元)
人工费
合计
型号
长(m)
合价(元)
斜井
合价
正洞
合价(元)
型号
合计(元)
人数
工资
(元)
进口
Ф125
1000
65230
1
12000
660000
2
120000
857230
1#斜井
Ф125、Ф200
1000、830
152930
2
196000
1
12000
315KVA
50000
2460000
6
360000
3230930
2#斜井
Ф125、Ф200
1000、1725
247498
4
444800
1
12000
630KVA
80000
4980000
10
600000
6364298
3#斜井
Ф125、Ф200
1000、1830
258593
4
444800
1
12000
630KVA
80000
4980000
10
600000
6375393
4#斜井
Ф125、Ф200
1000、1230
195195
2
196000
1
6000
315KVA
50000
2460000
6
360000
3267195
出口
说明:
考虑加工及安装工费钢材价格按5500元/吨计算;泵站只考虑水泵的费用,未考虑安装费用;变压器按增加台数成本计算,不考虑线路费用;电费按1元/度计算,抽水时间每天按10各小时计算,折算抽水时间20个月,工人工资按3000元/月*人共20个月计算。
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