某特长隧道斜井排水技术的应用

赵书涛 陈曦 张茜

摘要：隧道斜井是在长隧道施工时，为了增加作业面缩短工期而设置的连接地面和地下隧道具有一定倾斜角度的井筒。因为斜井是以一定的倾角向下倾斜，故斜井防排水是斜井施工时一项要重点考虑的问题。本文根据某特长隧道斜井实际地质水文情况，采用“防、排、堵、截相结合” 因地制宜，综合治理”的原则，以引排水为主，堵截为辅，有效的排泄了斜井的渗水，保证了施工质量。

Abstract: In the long tunnel construction, tunnel slope is to increase operation to shorten time limit for a project and set up the connection of the ground and underground tunnel has a certain Angle of the shaft. Because the slope is a certain Angle downward sloping, the deviated well waterproof and drainage is inclined shaft construction which should consider the problem. In this paper, according to a special tunnel slope actual geology and hydrological conditions, using the "prevent, platoon, plugging, cut combination" adjust measures to local conditions, comprehensive management "principle, in order to lead drainage is given priority to it, and an ounce of prevention is worth a block, the effective discharge of water seepage of the slope in order to ensure the construction quality.

关键词语：斜井；防排水；集水坑

中图分类号：TD55 文献标识码： A 文章编号：

一、前言：

伴随我国公路运输的不断发展，隧道在公路运输过程中发挥了重大作用。斜井也是隧道众多总类其中的一种，在斜井施工过程中会遇到与隧道施工相同的问题，比如裂隙、断层、破碎带、地下水等复杂地质情况，这些部位正是地下水易涌、易渗的位置，由于斜井本身的特殊性，这就要求我们在设计中对隧道防排水给以足够的重视。

隧道斜井防排水设计要考虑两个时期：第一个时期在施工阶段；第二隧道竣工后阶段。在隧道施工阶段，斜井的防排水必须要靠斜井自身的排水系统来排出洞外，而竣工后斜井防排水是通过斜井排水系统将水汇集到隧道主洞的排水系统内，由主洞排水系统排出洞外。

二、水文地质条件：

1、工程概况：

某特长隧道斜井位于山西省阳泉市盂县境内，长度为1551米，斜井井口与洞底的高差为103米，从洞口到洞底每隔300m设置一处长度为40m、坡度为2%的缓坡段，其余地段坡度为7.6%。每个缓坡段自进洞方向的左侧设置调车洞，右侧设置集水坑，斜井井底交与正洞相交左线。

斜井的围岩主要由太古界龙华河群辉理组黑云斜长片麻岩组成，局部夹杂混合花岗片麻岩，属坚硬岩。微风化，中粗粒结构，片麻状构造，节理发育，偶见绢云母片岩夹层，有裂隙水，裂隙水较发育。

2、涌水量计算：

采用狭长水平廊道法对斜井正常用水量进行预测，为施工排水提供一定参考。狭长水平廊道法采用公式：

Q=L×K×H2/R

式中：Q—隧道涌水量 m³/d；

L—隧道长度（m），取L=1551m；

K—渗透系数（m/d），采用隧道钻孔提水试验资料及结合本区经验数据综合取值，取K=0.03 m/d；

H—水柱高度（m），为地下水位至隧道设计路面之间的平均高度，取H=60m；

R—影响半径（m），采用潜水公式R=2H 计算。

经计算：Q=858.6m³/d

隧道正常涌水量Q=858.6 m³/d是在一定假设条件下的预估值，仅供设计参考，实际涌水量应以施工试验检测结果为准。

三、斜井防排水技术的应用：

1、洞口排水：

在斜井洞口10米范围内做向洞外的反坡，坡度10%，防止洞外水倒灌入斜井内。在坡底设置截水沟，通过节水沟将水排到洞外排水沟，由洞外排水沟将水排出。

2洞内排水：

某隧道斜井防排水深刻贯彻“防、排、堵、截相结合的原则，首先利用斜井的排水系将渗水排到斜井排水沟内，由排水沟汇集到集水坑内，然后在由各个集水坑内的水泵采用接力抽水方式，将水抽出洞外。

2.1排水沟、集水坑设置

在进洞方向右侧设置一条排水沟，排水能力满足斜井渗水量要求，在排水沟上每隔300米设置一处集水坑，整条斜井设计5个集水坑，每个集水坑内安放排水能力满足排水要求的水泵，采用接力的方式排水，用水泵将下一级集水坑内的水抽到上一级集水坑内，依次列推，最终将水汇集到最靠近洞口方向集水坑内，然后用水泵抽到洞外排水沟内，完成排水。

2.2水泵的选择

斜井施工至300米之前，将是泵放到排水沟内往外排水，施工至300米时，将水泵放在集水坑内向外排水。

出水量按最大出水量900 m3/d=38 m3/h。 高差为25米，坡度i=0.76

水泵的排水能力Q（m3/h）

Q=C/m×q=(1.3÷0.85)×38=58.1 m3/h

C-涌水不均匀系数，取值在1.3～1.5范围之内；

m-水泵的时间利用系数，取值在0.8～0.85；

q-涌水量（m3/h）；

水泵的扬程H（m）

H=(L1+L2)sinα(1+k)

=(300+1.5)×sin(7.266)×(1+0.15)

=56.2m

K-管道阻力换算扬程系数，根据管道直径及扬程选择。

水泵的轴功率N(KW)

N=QHγg÷（3600×η）

=58.1×56.2×10÷(3600×0.8)

=7.25KW

γ-水的容重，1t/ m3

η-水泵的效率，0.8；

g-重力加速度，10

由于斜井集水坑每300米设置一个，出数量均按最大量计算，集水坑之间高差相同，所以每个集水坑内设置相同的水泵即可。

根据上面计算：在集水坑内设置功率大于7.25kw，排水能力大于58.1 m3/h，扬程大于56.2米的水泵。

2.3设置横向截水沟

斜井内局部路面有渗水现象，为防止路面渗水回灌到掌子面，在斜井路面上每隔20米设置一道宽5厘米、深5厘米横穿路面截水沟，用以拦截路面渗水。横向截水沟以向右下方倾斜30o角设置，截水沟沟底设置以3%的斜坡向右倾斜，可以将路面渗水拦截排到右侧排水沟内，这样既起到拦截路面渗水的目的，又不影响睡到内车辆的正常行驶。

2.4洞身排水设计

（1对于斜井内基岩面渗水位置设置Yas排水半管，初支表面渗水位置铺设防水板，防水板背后设置环向弹簧排水管，以将水流引排至拱脚，Φ50环向弹簧排水管每处设置两根，

（2）在渗水处路面下方，埋设一根Ф40镀锌钢管作为横向排水管，与右侧排水沟相连，与排引左侧拱脚的环向排水管相连，将水饮至右侧排水沟。

2.5竣工后排水

在隧道竣工以后，将斜井排水沟与正洞排水系统相连，斜井渗水排入到正洞排水沟内，由正洞排出洞外。

三、结束语

本文依托某隧道斜井工程实体，结合该斜井水文地质条件，计算该斜井的理论涌水量，从而进行防排水设计。同时，针对性提出了该隧道防排水质量过程控制措施，从而有效地保证了隧道防排水的施工质量。

参考文献：

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