浅谈隧道反坡排水施工技术

【摘要】某隧道总长4.7km，纵坡为1.9%，为分离式隧道，设计时速为100km/h，设计从进、出口双向进洞。隧道最大埋深368m。从出口端隧道左、右幅均为下坡，纵坡1.9%，主洞开挖断面积约105㎡，为反坡施工，是某项目控制性重点工程。隧址区地质条件复杂，洞身可能存在断层富水破碎带等不良地质。

【关键词】隧道;反坡排水;施工

1、引言

隧道区地处广西中东部，南岭山脉大瑶山山脉南麓，属剥蚀中低山地貌，山体连绵起伏，地形起伏较大，地面高程在205～617m之间，相对高差412m，自然斜坡坡角一般为35～60°，多覆盖第四系残坡积粉质粘土。山体间冲沟较发育，冲沟切割较深，多呈狭长条带状分布，覆盖第四系冲洪积漂石、滚石等。山上植被以松木、杉树、桉树和杂草为主。隧址区主要的地表水体为六夏冲沟以及各沟谷的泉水、地面流水汇合后行成的溪流。最大涌水量为K65+060-K65+500处，为17198m3/d。

图1 隧道出口端平面图

图2 隧道出口端纵断面图

2、施工组织

2.1便道设计

标段施工范围内现有等级公路主要为X341、X201、X195县道、217乡道、218乡道，其它道路为乡间水泥路和土路。部分工点无道路到达，需新建临时施工便道。

经初步勘察，标段内拟设置5条主要横向、纵向贯通施工便道，均与县道201相接2条新建引入便道，与218乡道相连接。便道总长32.54Km， 其中新建便道6.2Km，改扩建便道17.14km，利用便道9.2km。

2.2人员、设备配置

见表2、表3

2.3施工方案综述

反坡排水总体方案：掌子面附近（仰拱端头）设临时集水井，将地下水及施工用水抽至移动泵站（2×9×3×3）内，再由移动泵站抽至边墙固定排水管内排出洞外，移动泵站每隔400米设置一级。洞口统一设置沉淀池分级沉淀达标后排放。其中，主要大的涌水段落有一段YK65+060—YK65+500段，根据主洞施工纵坡每隔400米左右设置移动泵站，主洞段每洞设4级，每级移动泵站设大抽水泵2套，抽水一套，备用一套，抽水泵站按设计最大涌水量配置，每个泵站单独抽出洞外经3级沉淀、净化后排放。已二衬段通过隧道中心水沟将水引至泵站集中排出，工作面设移动式、智能抽水站抽至洞外。形成完整的抽水系统。

3、施工工艺

3.1工艺原理

移动式排水泵站的施工原理是根据坡度、水量和设备情况布置管路和排水泵站，采用沿隧道前进方向左侧在新浇筑的二衬区域设置一处2×9m×3m×3m的钢水箱作为泵站，在每个泵站旁中心水沟处设置1个集水坑（深2m×长3m×宽2m），对于隧道掌子面和其余已施工地段隧道渗（涌）水经隧道内侧水沟、中心水沟自然汇集到临时集水坑内采用小集水泵抽到泵站的集水箱内，再用大功率的固定泥浆泵将泵站内的积水经排水管路分级抽排至洞外，经污水处理池处理后排放。

3.2施工工艺流程

见图5

（1）掌子面前期开挖在400m范围之内时

反坡排水方案：利用移动式污水泵，将掌子面汇集的地下水抽排至二衬端头移动水箱内，通过污水泵抽排至洞外三级沉淀池，经过沉淀后排放至指定地点。如下图流程所示：

掌子面设临时积水坑→二衬端头移动泵站（162m3移动水箱（2×9m×3m×3m）→洞外沉淀池，

移动泵站拟采用三台低扬程大流量污水泵逐级抽排水至洞外沉淀池，设备型号暂定为：200WQ350-40-75型污水泵，流量350m?/h，扬程40m，功率75Kw，作为主水泵，根据施工期间水量的大小调整。

（2）掌子面开挖离出洞口400m到800m范围之内时。

排水流程图：掌子面临时积水坑→二衬端头移动泵站→400m处的1号泵站→直接抽排至洞外;此阶段涌水量随时可能加大，备用水泵储存至附近。

（3）掌子面开挖离出洞口800m到1200m范围之内时。

排水流程图：掌子面临时积水坑→二衬端头移动泵站→800m处的2号泵站→400m处的1号泵站→直接抽排至洞外。

（4）掌子面开挖离出洞口1200m到1600m范围之内时。

排水流程图：掌子面临时积水坑→二衬端头移动泵站→1200m处的3号泵站→800m处的2号泵站→400m处的1号泵站→直接抽排至洞外;此阶段涌水量随时可能加大，备用水泵储存至附近。

3.3集水坑设置

工作面上台阶积水采用在就近掌子面处开挖一处2×2×2m的临时集水坑，汇集掌子面处的隧道涌水和施工用水，临时集水坑距离掌子面5～6m，距离上台阶拱脚位置2～3m，临时集水坑中汇集的水采用移动式潜水泵抽至排水泵站内（水泵站集水箱采用9x3x3的钢水箱，钢水箱设置两个放置于已浇筑的二衬处）。下台阶采用隧道开挖形成的天然小型集水坑人工配合移动式潜水泵及时抽至排水泵站内。无仰拱段在隧道仰拱末端利用隧道中央排水沟形成的天然集水坑汇集隧道其余已施工地段隧道渗（涌）水经隧道内侧沟和中央排水沟流过来的水，并用移动式潜水泵及时抽至排水泵站内（水泵站集水箱采用9x3x3的钢水箱，鋼水箱设置两个放置于已浇筑的二衬处）。有仰拱段利用仰拱开挖出的坑作为临时集水坑，汇集仰拱段的涌水，并用移动式潜水泵及时抽至排水泵站内（水泵站集水箱采用9x3x3的钢水箱，钢水箱设置两个放置于已浇筑的二衬处），水泵站的集水箱统一放在隧道前进方向左侧，两个水箱之间通过400mm无缝钢管连接，对隧道的污水进行粗略沉淀。水泵站内的污水采用200WQ3500-40-75的大型污水泵抽排至洞外（当隧道开挖距离过长单个污水泵的压力无法将污水排至洞外时，采用在中间增加一个型号为GW200-400-30-45的污水增压泵，将隧道集水箱中的污水一次性抽出洞外）。现场施工时一定注意防止隧道拱脚位置积水。

3.4移动式泵站设置

移动式泵站设在已浇筑的二衬处，靠近仰拱位置，靠隧道前进方向左侧设置一处2×9m×3m×3m的钢水箱作为泵站（泵站随二衬往前推进），用于收集隧道临时涌水和施工用水，400米设置一级，共四级。

3.5抽水机设置

按设计最大涌水量考虑排水能力，选用大流量、低扬程抽水机，设备分阶段投入。选用200WQ350-40-75型污水泵，流量350m?/h，扬程40m，功率75Kw，作为主水泵，负责将水泵站收集到的水统一排放到洞外;选用GW200-400-30-45型污水增压泵，流量400m?/h，扬程30m，功率45Kw，作为水泵站到洞外的增压设备;选用200WQ400-30-45型污水泵，流量400m?/h，扬程30m，功率45Kw作为应急排水泵;掌子面处活动泵站选用WQL-100-10-7.5型潜水泵，排水能力为100m?/h，扬程10m，功率为7.5Kw，数量根据掌子面的水量配备，施工中不少于18台。使用3台、备用3台。

3.6洞外增加防水、防汛及防山洪措施

（1）在隧道出口做好排水设施，永临结合，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篦子，做到排水和行车互不影响。雨季少量的地表水进洞立即启动排水系统防止隧道积水。

（2）对隧道出口附近的水流及地势情况加以调查，并对洞口100m范围以内可能对隧道施工造成影响的河道溪流，在雨季加以监控，必要时设专人值班，及时掌握汛情，并制定相应的应急预案，在洞外增加防洪措施，储备必要的防洪物资，在必要时封堵洞口，以防止山洪倒灌进洞。

（3）对隧道出口上方的山坡、山谷等地貌情况加以调查，及时发现隧道洞口上游山谷及坡顶的积水情况，防止在雨季出现堰塞湖及“洞顶湖”等情况，发现时做到及时疏导排放，以防止发生山洪突发危及隧道安全施工。

结论：

对于涌水量较大且坡度限制不便排水的隧道，隧道内积水过多易导致触电、溺水等安全事故，且初支、仰拱施工完成后，积水浸泡对混凝土质量造成影响。

大涌水量、反坡隧道通过设置分级移动式泵站，采用接力排水的方式可以完成隧道的反坡排水施工，即保障了施工安全，又有效保障了隧道施工质量。

参考文献：

[1]王志强.公路隧道长距离反坡排水施工技术[J].四川建材.2018.

[2]赵耀.富水隧道反坡排水系统设置[J].中国高新科技.2018.

[3]林占平.铁路隧道反坡排水技术研究[J].建材与装饰.2017.

作者简介：

高宇，2017年桂林理工大學硕士研究生毕业，2017年2月至5月，在广西建工贺州站前大道改扩建项目实习。2017年6月正式参加工作，2017年至2018年8月，在北京城勘院南宁地铁项目从事在建地铁监测、地铁运营监测工作。2018年8月至今，在中交一公局四公司广西荔玉高速土建6标工作。