隧道斜井反坡抽排水技术

江志刚

（秦皇岛市昌黎县交通局工程二队，河北秦皇岛066600）

1 工程概况

新建崇礼某隧道设计为单洞隧道，设计长度12.974km，共设置4 座辅助坑道。隧址区主要穿越侏罗系上统张家口组喷出岩，为一套酸性及中偏碱性的火山喷出岩，主要岩性有粗面岩、流纹岩、凝灰质砾岩及粗面安山岩，地下水发育，预测隧道正常涌水量1.1×105m3/d,最大涌水量为1.65×105m3/d。

2 反坡排水设计

针对本隧道2#斜井井长，坡度大，涌水量大的特点，主要排水设计方案而分为2 个阶段：第一阶段为未设置固定泵站前的抽排水方案，未设置固定泵站前，开挖面采用移动水箱（9m×1.5m×1.5m）安设水泵直接抽排至洞外；第二阶段为设置固定泵站后的抽排水方案，在2#斜井小里程DK35+222～DK35+134 段（88m）仰拱内设置水仓，在水仓处设置固定抽水泵站，小里程反坡掌子面采用移动水箱（9m×1.5m×1.5m）安设水泵直接抽排至水仓，由水仓直接抽排至洞外。

3 抽排水方案设计

3.1 第一阶段排水

3.1.1 设计原则

本隧道2#斜井处于裂隙密集富水发育带，涌水量根据现场涌水情况，按1 400m3/h 考虑，设备选型及配置按照涌水量的1.5 倍考虑，斜井抽排水设备、管路、电路的选型按2 100m3/h的标准来配置。在斜井掌子面设临时积水坑直接抽排至洞外的排水方式。

3.1.2 设备选型及配置

1）抽水设备选型。2#斜井井口至井底高差为101m，泵站排水能力按照最大水量2 100m3/h 配置设备。2#斜井泵站配备MD280-43×5，250kW 多级离心泵（离心泵，功率 250kW，扬程190m，流量 335m3/h）6 台，MD280-43×4，200kW 多级离心泵（离心泵，功率200kW，扬程172m，流量280m3/h）1 台。

335m3/h×6+280m3/h=2 290m3/h＞2 100m3/h，选用 6 台 250kW多级离心泵和1 台200kW 多级离心泵。

2）排水管选型。水流速按3m/s，直径300mm 排水管过水量为763m3/h，设置3 根直径为300mm 的排水管，150mm 高压风管与100mm 高压水管作为应急排水管。

3）排水管托架选型。由于300mm 排水管质量较大，需选用120mm 槽钢加工托架，托架高1.6m，宽0.6m，托架横梁间距0.4m，采用膨胀螺栓安装，沿隧道纵向每6m 布设一个。稳管钢丝绳沿隧道每200m 布设2 根，每根钢丝绳长6m。

4）电力配置。7 台泵总功率 1700kW，故配备 1 台 2000kV·A变压器，另配备3 台800kW 发电机作为应急电源。进洞电缆选用70mm2的高压铜芯电缆。

3.2 第二阶段排水设计

3.2.1 水仓设计原则，水仓设备选型及配置

1）设计原则。本隧道2#斜井正洞涌水量较大，预测正洞涌水量能达到7 000m3/h，正洞抽排水现场设置储存量大的水仓是必要的。在水仓处设置泵站，设备选型及配置按照涌水量的1.5倍考虑，斜井抽排水设备、管路、电路的选型按10 500m3/h 的标准来配置。正洞大里程方向和平导大里程方向为顺坡排水，通过边墙预留排水沟，引入水仓；正洞小里程方向平导和正洞为反坡排水，掌子面设积水坑，反坡抽排水至水仓处，通过水仓抽排水出洞外[1]。

2）水仓处抽水设备选型。2#斜井井口至井底高差为101m，泵站排水能力按照最大涌水量10 500m3/h 配置设备。2#斜井泵站配备COS300-700A 双吸泵（双吸泵，功率1 250kW，扬程150m，流量 2 000m3/h）3 台（用 2 备 1），MD450-60×3 多级离心泵（功率 355kW，扬程 180m，流量 450m3/h）10 台（用 10 备 5），MD280-43×4 多级离心泵（功率200kW，扬程172m，流量280m3/h）12 台（用 8 备 4）。

2×2 000m3/h+10×450m3/h+8×280m3/h=10 740m3/h＞10 500m3/h，选用 2 台 1 250kW 的双吸泵、10 台 335kW 和 8 台 200kW 多级离心泵。

3）排水管选型。水流速按3m/s，直径300mm 排水管过水量为763m3/h，需设置14 根直径为300mm 的排水管，150mm高压风管与100mm 高压水管作为备用排水管。

4）排水管托架选型。由于直径300mm 排水管质量较大，需选用120mm 槽钢加工托架，托架高1.6m，宽0.6m，托架横梁间距0.4m，采用膨胀螺栓安装，沿隧道纵向每6m 布设一个。稳管钢丝绳沿隧道每200m 布设2 根，每根钢丝绳长6m。

5）电力配置。水泵总功率7 650kW，配备2 台2000kV·A变压器、4 台1 000kV·A 变压器，配备 10 台 800kW 发电机作为应急电源。进洞电缆选用2 根70mm2的高压铜芯电缆。

3.2.2 反坡排水掌子面设备选型及配置

2#斜井正洞小里程方向和小里程平导根据设计提供的水文、地质，涌水量按照1 000m3/h 考虑，现场采用反坡排水。设备选型及配置按照涌水量的1.5 倍考虑，斜井抽排水水设备、管路、电路的选型按1 500m3/h 的标准来配置。在掌子面设置临时集水坑，随着开挖集水坑逐步前移，抽排水至水仓。

1）掌子面抽水设备选型。正洞掌子面至水仓距离高差较小，坡度为3%，扬程很小。泵站排水能力按照最大涌水量1 500m3/h 配置设备。掌子面移动泵站配备MD280-43×4 多级离心泵（功率200kW，扬程172m，流量280m3/h）12 台（用6 备 3）。

6×280m3/h=1 680m3/h＞1 500m3/h，选用 6 台 200kW 多级离心泵。

2）排水管选型。水流速按3m/s，直径300mm 排水管过水量为763m3/h，设置2 根直径为300mm 的排水管，150mm 高压风管与100mm 高压水管作为备用排水管。

3）排水管托架选型。由于直径300mm 的排水管质量较大，需选用120mm 槽钢加工托架，托架高1.6m，宽0.6m，托架横梁间距0.4m，采用膨胀螺栓安装，沿隧道纵向每6m 布设一个。稳管钢丝绳沿隧道每200m 布设2 根，每根钢丝绳长6m。

4）电力配置。水泵总功率1 200kW＜2 000kW，配备1 台2 000kV·A 变压器、配备2 台800kW 发电机作为应急电源。进洞电缆选用2 根70mm2的高压铜芯电缆。

4 结语

斜井施工阶段通过设置移动泵站结合后期修建的斜井泵站，开始正洞施工后结合井底泵站和反坡掌子面的临时泵站，很好地解决了现场反坡排水问题，为隧道的顺利施工提供了有力的保障。