戴云山隧道高坪斜井反坡排水施工技术

陈贤振

【摘 要】通过戴云山隧道高坪斜井的反坡排水的施工技术.介绍了反坡排水的设计、施工、设备选型、管理及实施效果。

【关键词】戴云山隧道；斜井；反坡排水；施工技术

1.工程概况

戴云山隧道出口里程为DK422+810，终点里程：左线DK438+433，右线YDK438+415，正洞左线长15623m，右线长15605m，隧道洞身最大埋深635m，最浅埋深50m。进口段正洞长8033m，并在右侧设置平导（长3100m）、高坪斜井（长2147m）辅助导坑，承担其施工任务。

该隧道进口段692m为双线铁路隧道加宽段，其余为双洞单线铁路隧道，高坪斜井担负正洞右线反打（反坡小里程方向）951m及左右线正打（顺坡大里程方向）2730m的施工任务，高坪斜井穿过F9、F10、F12断层为强富水区。

戴云山隧道区域内地层复杂，区域内的不良地质主要有断层、涌水突泥段、高地温段、岩爆段、软岩大变形及瓦斯地段施工、坑洞、倒石堆及古滑坡引起的落石等。

特别是高坪斜井工区所施工的正洞穿越不整合接触带、F13、F14、F11、F14-1、F11-1断层，根据设计提供的地质资料，F14、F11断层导水性好，对施工影响大，开挖时可能出现坍塌及涌水现象，应做好突水、涌水的应急措施。

戴云山隧道进口施工为上坡，坡度为7‰，可以采用自然排水的方式；高坪斜井施工为下坡，综合坡度9.15﹪（纵向坡度10%+2%缓坡），反坡排水能力是规避施工安全风险的关键，反坡施工排水作为本工程施工的一个重点和难点。

2.排水设计原则

⑴以堵为主，限量排放，排堵结合。

⑵將排水纳入施工工序管理

⑶满足最大排水量（排水系统应考虑正洞左、右线及右线反打3个工作面涌排水量）。

⑷排水系统管路、设备一次布局到位。

⑸泵站按集水泵站、集水坑（截流）等综合建立。

3.排水系统布局

按照实施性施工组织考虑高坪斜井工区进主洞右线951m反打施工任务，减少出渣车辆的影响，排水主管路、泵站设置在高坪斜井右侧、右线主洞反打部分的右侧。

⑴正洞左线排水经9#横洞经横沟流进4#集水泵站；

⑵右线出口开挖方向经排水横沟截流流进4#集水泵站；

⑶进口方向经洞内集水泵站截流、抽排至4#集水泵站，再由高坪斜井排水系统排除洞外。

4.总体排水施工方案

高坪斜井工区洞内排水采用顺坡排水和反坡排水（机械抽排方式）两种方式，反坡排水时采用泵站接力抽水，通过隧道一侧的排水管引排至洞外沉淀池。高坪斜井工区各施工阶段隧道排水方式情况见表1。

表1隧道排水施工方案表

施工工作面积水采用移动式潜水泵，抽至就近泵站或临时积水坑，其余已施工地段出水经临时集水坑自然汇积到集水泵站内，由工作泵将水经管路抽排至其一段泵站内，依此接力抽排到洞外经污水池处理后排放，集水泵站容量按15min设计用水量设计，并考虑施工和清淤方便综合确定；临时集水坑根据汇水段的水量大小而定，一般在两集水泵站间设置1个。

工作水泵按使用1台、备用1台、检修1台配备。设置1套应急排水系统；并设置专业排水队伍进行管理和操作。隧道估算渗（涌）水量是根据设计资料和以往隧道施工经验进行最大估算，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。

本隧道斜井排水泵站的设置时除了考虑斜井自身的渗水量以外，还应考虑正洞渗水量。

根据设计资料得高坪斜井工区所施工的地段中F14、F11断层为最大富水断层，渗（涌）水量为3950m3/d；另外，一个施工掌子面用水按30m3/d考虑，而同时组织施工三个掌子面，即估算隧道内总水量为4040m3/d（即168.3m3/h）。戴云山隧道高坪斜井各阶段排水图见图1、图2、图3。

图1高坪斜井第一阶段排水方案示意图

图2高坪斜井第二阶段排水方案示意图

图3高坪斜井第三阶段排水方案示意图

5.设备选型及配套

5.1选型原则

⑴隧道排水主要为隧道渗水（岩层水），同时需要考虑施工用水。同时施工用水还应考虑到排水的组成，施工用水水质除地下水的成分外，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，所以选用污水污物水泵。

⑵隧道内水量是逐段递增，则在各级集水泵站的水泵选型上，应按排水能力递增原则自下而上递增选配。但考虑在管理、操作维修上的方便，在泵站间高差相近，选择型号相同的水泵，只在数量上相应的增加。

5.2水泵选择

高坪斜井隧道综合坡度为9.15﹪，正洞隧道坡度为7%，考虑现场实际施工情况，选用大流量大扬程的污水泵、潜污泵。具体水泵选择见表2。

表2水泵配备表

5.3排水系统

⑴管路

根据洞内水量、选配的抽水设备，集水泵站固定水泵管路采用Φ200mm的钢管；掌子面及集水坑采用采用Φ80mm的消防软管。

⑵集水泵站

高坪斜井内及斜井与正洞交叉口位置设置集水泵站，设于洞内右侧，高坪斜井集水泵站设置在设计缓坡上，间距540米；集水泵站的容量按段15min的汇水量加上施工用水量（工作面25～35m3/d）合计确定，集水泵站尺寸设计为：6m（长）×2m（宽）×1.5m（深），容量18m3。

⑶集水坑

斜井内两集水泵站之间可根据具体地下水发育情形设置多个集水坑，3m（长）×2m（宽）×1.0m（深），容量6m3，通过移动式水泵将水抽至集水泵站，管路采用Φ80消防软管。

⑷排水沟

正洞一侧设排水沟，并在适当位置设置横向排水沟，纵排水沟30×30cm，横排水沟20×30cm。

6.排水管理和实施

排水施工不仅需要一套完善、合理的排水系统，更需要在管理上予以加强，成立了专业排水班组，并制定了相应的管理措施。

6.1人员组成

班组长1人，副班长1人，设备检修4人，设置排水工班2个。每个工班：集水泵站管理员6人，检修员2人。

6.2运行和检修

⑴对施工人员进行技术和操作培训，针对一些技术特点和操作要领重点讲解并现场示范。

⑵确保电路安装正确，检查转向是否正确，设置接地装置和标志。

⑶管路上均要设置止回阀，以防止发生水锤现象，造成电泵损坏。

⑷电泵的冷却采用下一个集水泵站抽上来的水直接浇至电泵上进行冷却。

⑸由于洞內均为渗水，虽然使用水泵均为污水泵，但一旦在进水口处产生淤积将导致堵泵，施工中采用在水泵与管路的接口处安装一Φ20mm的出水口，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，防止污泥的淤积。

⑹施工人员及时对坑内污泥杂物进行清理。

⑺在进水口仓裹铁砂窗，同时把水泵或进水口施再在竹筐内，防止污泥及杂物进入发生堵塞。

⑻当水位下降超过底座，间歇出水时，应立即停机进行检查，运行一定时间后，须进行维护保养，及时的进行保养和维修是确保设备正常运转的必要措施。

⑼班组长、副班长轮流24小时值班，认真填写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。

⑽为了保证洞内道路无水干爽，必须修建好洞内两侧排水沟，确保洞内渗水通过侧沟引入集水泵站内，不在洞内道路上漫流。

6.3保证措施

针对隧道施工的特点，对隧道内排水沟及集水泵站要及时清理，对管路要定期检查维修，定期的用清水进行冲洗；

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，建立严格值班管理制度；对用电的排水设备要严格按照安全用电方案办理，做到一机一闸一漏；对易损的排水设备及管配件要有必要的储备和供应上的保障；

7.应急措施

高坪斜井拐入正洞施工段穿越F13、F14、F11断层，根据设计提供的地质资料，F14、F11断层导水性好，对施工影响大，开挖时可能出现坍塌及涌水现象，应做好突水、涌水的应急措施。

涌水时可以利用洞内的高压水管Φ108mm和高压风管Φ150mm作为应急排水管。因此，在特殊情况下，洞内排水系统即形成4套：1路Φ150mm、1路Φ108mm和2路Φ200mm。

8.结束语

目前高坪斜井工区施工累计完成斜井2147m，正洞已施工2800m，其中右线反打610m，高坪斜井及正洞均出现涌水，经过实测日排水总量最大5200m3，目前一直保持在4500m3/d。截止目前，排水系统运转正常，未出现工作面积水现象。