特长砂岩地质隧道穿越断层的富水破碎带反坡排水施工技术研究

赵兴华

（中交一公局第四工程有限公司，南宁530031）

1 引言

由于公路隧道工程自身的特殊性，在施工过程中存在一定的安全风险，如果不能妥善处理，会给施工安全、施工效率以及施工质量带来很大的影响。而反坡排水是预防公路隧道施工涌水灾害的有效措施，加强其施工技术管理，有助于确保隧道施工的顺利进行。

2 工程概况

某公路隧道工程为两车道分离式隧道，全长约4670m，本工程施工区域属于砂岩地质，岩体多为碎裂结构，比较破碎，层间结合及稳定性较差。受地表水侧向和垂向补给影响，导致局部地段水量比较丰富。左洞长度为2050m，相对高差为38.95m；右洞长度为2070m，相对高差为39.33m。

3 特长砂岩地质隧道穿越断层富水破碎带的反坡排水

3.1 预估隧道涌水量

对隧道涌水量进行预估时，首先，应全面考察施工区域的地质条件和水文条件，基于这2方面的数据信息对隧道涌水量进行确定。本工程隧道施工区域为砂岩地质，并且局部地段水量丰富，岩层为破裂结构，这些均需要详细考量。其次，通过地下径流模拟法或降水入渗法计算施工区域的实际地表水流量。本工程依据实际地质和水文情况预估，左、右洞最大涌水量分别为20 603m3/d和858m3/h。

3.2 制订特长隧道反坡排水方案

首先，反坡排水方案的制订应在准确预估隧洞各段落的涌水量后进行，从而保障反坡排水方案设计质量。其次，制订特长隧道反坡排水方案时，应遵循合理性、全面性、针对性、可行性、系统性的原则。

3.3 实时性监测

由于反坡排水工作并不是暂时性的，除了制订预行方案，还需要做好实时监测工作。本工程主要对天气和地质因素影响下的隧道各段落涌水点变化情况进行实时监测，依据监测数据对方案进行调整和改进，从而实现防治结合、安全施工的目标[1]。

4 特长砂岩地质隧道穿越断层富水破碎带反坡排水施工及要点

4.1 反坡排水施工总方案

由于本工程为特长隧道施工，对抽水泵要求较高，因而，本工程反坡排水采用分级排水方式。本工程反坡排水施工总方案为：于掌子面附近设置临时集水井，把施工涌水和地下水都抽到移动泵站中；之后经由移动泵站、边墙固定排水管抽至固定泵站中；再由固定式泵站排出隧洞外；依据设计的最大涌水量对抽水泵站进行配置；统一在隧洞口设置分级沉淀池，经沉淀净化处理达标后方可排放。

4.2 移动+固定式泵站排水施工

移动+固定排水泵站施工工艺原理是：管路、排水泵站的布设是基于坡度、水量以及设备情况进行的，沿隧道前进方向在新浇筑区域每400m设置一个钢水箱用作泵站，将截水坑设置在泵站旁中心水沟位置处；借助截水坑采集隧洞渗水、涌水以及施工用水，将截水坑中汇集的水经小型污水泵抽至泵站临近的集水箱中，之后在经大功率泥浆泵以及排水管分级排出，最终净化后排放。

工艺流程包括：施工准备—掌子面上下台阶涌水、仰拱处和中心排水沟汇集—移动式集水箱采集、处理—水泵接力抽送—经沉淀处理排放。

4.3 反坡排水施工要点

反坡排水施工主要有以下要点：

1）集水坑设置。对于工作台面上的台阶积水，采用移动式潜水泵将临时集水坑中的汇水抽至泵站内。对于工作面下台阶积水，采用隧道开挖形成的天然集水坑来汇集隧道涌水和施工用水，之后，经由移动式潜水泵抽至泵站内。对于无仰拱段，利用中央排水沟形成的天然集水坑配合移动式泵站将隧道积水输送至排水泵站。对于有仰拱段，将仰拱开挖时的坑作为临时集水坑使用，配合移动式潜水泵将涌水抽至泵站内。本工程泵站内的集水箱于隧道前进方向左侧统一设置[2]。

2）移动式泵站设置。本工程移动式泵站设置在已经浇筑的二衬位置处，与仰拱位置临近，沿着隧道前进方向的左边设置钢水箱用作泵站，每400m设置一级，共4级，设置的该泵站是对临时性用水以及施工用水进行收集。

3）固定式泵站设置。主固定式泵站主要作用是对参与泵站水仓的接力排水。本工程依据该隧洞段5min内的最大汇水量和施工用水量确定泵站水仓容量，并且施工过程中的泵站都布置在隧洞的左面。主洞施工纵坡每400m设置一个固定泵站，每洞设有4级，每一级固定泵站配备3套大抽水泵，抽水、检修以及备用各一套。

4）排水供电。本工程在排水施工过程中，为了确保电路不影响抽水工作，使隧洞内排水顺利进行，专门设置反坡排水专用供电线路，结合本工程隧洞施工用水量较大的情况，特采用800kV·A的专用变压器从而满足大功率水泵的用电需求。

5）抽水机配置。本工程抽数能力是按照设计最大涌水量进行考量的，其中，主水泵采用200WQ350-40-75型污水泵，功率达到75kW，流量达到350m3/h，扬程为40m，用于将水泵站收集的水排放至隧洞外。水泵站到隧洞外的增压设备选用的是GW200-350-30-45型污水增压泵，功率为45kW，流量达到350m3/h，扬程为30m；应急水泵选用200WQ350-40-75型污水泵，参数与主水泵采用的污水泵一致；掌子面的活动泵则选用QW-100-100-25-11型潜水泵，功率为11kW，排水能力达到100m3/h，扬程为10m，本工程中采用潜水泵18台，其中9台用于工作，9台则用以备用。

4.4 反坡隧道排水处理注意事项

注意事项：（1）施工前：依据相关文件和实际调查，对地下水以及可能发生的涌水量进行判定，制订具体可行的排水方案。（2）施工时：依据隧道出水部位、出水量以及地下水变化进行试验，进一步完善排水设施；基于实际情况配备相应数量的抽水设备，依据排水距离、水量等布设排水管路；如果遇到大面积渗漏则需要采取措施有效将水引流至排水沟。

5 结语

本文基于某公路隧道工程实例，详细阐述了特长砂岩地质隧道穿越断层富水破碎带的反坡排水施工以及施工要点，可以看出，为了保障反坡排水施工质量，应基于工程实际地质和水文情况制定合理、可行的施工方案，采用恰当的施工方法。