小斷面陡坡斜洞反坡抽排水方案

張 彥

(中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司,山西 太原 030032)

小斷面陡坡斜洞反坡抽排水方案

張 彥

(中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司,山西 太原 030032)

結(jié)合某水利工程斜洞出現(xiàn)的地下水情況，對(duì)該工程的抽排水施工方案進(jìn)行了詳細(xì)分析，并對(duì)其施工用電配置及其他輔助措施進(jìn)行了介紹，同時(shí)探討了施工過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)，以確保施工安全。

斜洞，陡坡，反坡抽排水，施工方案

0 引言

1 工程概況

中部引黃施工便道長(zhǎng)，沿途村莊多，隧道需穿越地質(zhì)破碎、巖體松散段落，且處于高壓富水區(qū)，斜洞長(zhǎng)，斷面小，坡度陡，洞內(nèi)涌水量大，當(dāng)?shù)貐^(qū)域性水環(huán)境脆弱，施工難度大。

19號(hào)斜洞工程隧道地質(zhì)復(fù)雜、變化頻繁，地質(zhì)以砂巖與泥巖為主，斷層、涌水及涌砂等地質(zhì)災(zāi)害相繼或連續(xù)出現(xiàn)。局部地應(yīng)力集中，施工危險(xiǎn)性高。進(jìn)洞200 m后出現(xiàn)每小時(shí)150 m3以上的地下水，最高達(dá)到280 m3/h的涌水量。從斜洞地質(zhì)及出水情況看，涌水量將會(huì)有增無減，加上小斷面、大陡坡加劇作業(yè)面匯水，斜洞反坡排水的難度相當(dāng)大，給施工帶來了極大的困難。施工中洞內(nèi)大量涌水，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過初步設(shè)計(jì)涌水量。為保證安全及工期要求，在加大注漿堵水力度的同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況制定了抽排水施工方案。

2 抽排水施工方案

斜洞的出水主要為巖體層壓水，施工排水除考慮地下水本身成分外，還要考慮巖石石屑、泥漿、噴錨回彈料等，所以在考慮排水量的同時(shí)，還要考慮出水的組成，合理選擇抽水設(shè)備。

針對(duì)斜洞出現(xiàn)的地下水情況，根據(jù)出水里程、標(biāo)高、水量，采用高低搭配、分序抽排、永臨配套、分級(jí)泵送、排堵結(jié)合的綜合防排水方案，有效的解決了陡坡斜井反坡排水的困難，保證了施工安全和施工進(jìn)度。

2.1 過渡性方案

臨時(shí)集水井設(shè)置在主洞右側(cè)，原則上每隔100 m設(shè)置一處，根據(jù)實(shí)際匯水量，選擇較好圍巖段落適時(shí)加密。臨時(shí)集水坑開挖尺寸為：4 m(長(zhǎng))×2.5 m(寬)×1.5 m(深)，容量為15 m3。

1)高低搭配：揚(yáng)程高的便攜大功率水泵與揚(yáng)程低的便攜小功率水泵搭配使用。這種方案適用于洞口段涌水量小(L<50 m3/h)，解決局部涌水抽排水的過渡方案，根據(jù)出水量的不斷增加，相應(yīng)的增加抽水水泵的數(shù)量。這種抽水泵個(gè)頭小，質(zhì)量輕，小的一個(gè)人可以在水中方便的挪動(dòng)位置，大的兩個(gè)人也可以輕易的抬著轉(zhuǎn)移，便于機(jī)動(dòng)抽水(見圖1)，設(shè)備配置見表1。

2)分序抽排：在斜洞開挖、支護(hù)過程中工作面采用移動(dòng)式潛水泵，將工作面的積水抽排至附近臨時(shí)集水井、臨時(shí)泵站進(jìn)行集中抽排，需要將一些不同功率及規(guī)格型號(hào)的泵相互組合和調(diào)換，解決因涌水影響工序施工共同抽取泵送洞內(nèi)涌水的辦法(見圖2)，相應(yīng)的設(shè)備配置如表2所示。

本研究利用赫芬達(dá)爾指數(shù)、地理集中指數(shù)分析親子游網(wǎng)絡(luò)關(guān)注度的空間集聚程度，并利用百度指數(shù)自定義時(shí)間段功能和地區(qū)篩選功能，統(tǒng)計(jì)2013—2016年全國(guó)31個(gè)省市自治區(qū)親子游網(wǎng)絡(luò)關(guān)注度，分析親子游網(wǎng)絡(luò)關(guān)注度的規(guī)模位序變化。

表1 方案1設(shè)備配置表

表2 方案2設(shè)備配置表

以上方案適用于洞內(nèi)涌水量較大時(shí)，大型泵站未完善啟動(dòng)前的過渡方案。

3)永臨配套、分級(jí)泵送：即啟動(dòng)永久性的大泵站和洞內(nèi)涌水量超過100后采用方案1和方案2相結(jié)合的抽水辦法將水送入大泵站，泵站開挖尺寸為4 m×8 m×5 m(寬×長(zhǎng)×深)，泵站開挖選擇在19號(hào)斜洞0+300處，該處圍巖相對(duì)較穩(wěn)定，開挖后人工排險(xiǎn)后作噴混支護(hù)。再通過大泵站一次性抽達(dá)洞外的方法排水(見圖3)，相應(yīng)的設(shè)備配置如表3所示。

表3 方案3設(shè)備配置表

2.2 長(zhǎng)期抽水方案

當(dāng)大型積水泵站建成后，采用排、堵結(jié)合方案進(jìn)行施工，確保施工順利進(jìn)行。在抽排水的同時(shí)，用雙液注漿的方法將大部分地下水封住，以便保持山體水位，減少抽水投入，保證質(zhì)量與進(jìn)度。排水管徑的配置結(jié)合水泵的設(shè)計(jì)功率、洞內(nèi)最大涌水量等來確定，要考慮摩擦阻力及水壓力。此方案按500 m3/h的設(shè)計(jì)抽水能力配備抽水設(shè)施，采用兩根200 mm的抽水管，能夠滿足極限550 m3/h的抽水需要，平時(shí)抽水量小的時(shí)候，兩根抽水管也可以交替維修，確保洞內(nèi)施工安全。

針對(duì)斜洞的工程特點(diǎn)，根據(jù)設(shè)計(jì)涌水量，抽水設(shè)備的技術(shù)參數(shù)等，采用3級(jí)泵送的方案抽水，確保泵站4 m×8 m×5 m(寬×長(zhǎng)×深)抽水能力滿足需要(見圖4，圖5)，設(shè)備配置情況見表4。

表4 19號(hào)斜洞長(zhǎng)期抽水方案設(shè)備配置表

以上設(shè)備的選型及配備數(shù)量根據(jù)設(shè)計(jì)最大抽水能力、已用現(xiàn)有的設(shè)備型號(hào)(效果較好)、各級(jí)泵站需要的提升水頭高度、輸送距離等因素綜合考慮而定的。

3 施工用電配置

針對(duì)19號(hào)斜洞總長(zhǎng)為973.255 m，上游和下游方向掘進(jìn)共計(jì)4 973.255 m。20號(hào)斜洞總長(zhǎng)得645.618 m，上游和下游方向掘進(jìn)共計(jì)4 645.618 m，由于距離太長(zhǎng)，洞內(nèi)排水功率較大，電壓下降嚴(yán)重，洞內(nèi)工作面電壓過低，電壓達(dá)不到380 V，19號(hào)斜洞出現(xiàn)電壓不足的現(xiàn)象，用電設(shè)備難以正常起動(dòng)，對(duì)機(jī)械設(shè)備正常使用存

在嚴(yán)重的損害。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及相關(guān)計(jì)算，采取10 kVA高壓進(jìn)洞的方式來補(bǔ)償電壓。19號(hào)斜洞增加一臺(tái)變壓器，型號(hào)為10 kV/4 000 kVA。配電柜一臺(tái)高壓額定電壓10 kV，電流比50/5，計(jì)算等級(jí)0.2級(jí)。20號(hào)斜洞增加一臺(tái)變壓器，型號(hào)為10 kV/315 kVA。配電柜高壓額定電壓10 kV，電流比50/5，計(jì)算等級(jí)0.2級(jí)。電線必須按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)架設(shè)，電器設(shè)備和線路必須絕緣良好，按規(guī)定安裝漏電保護(hù)設(shè)施。各類配電箱、開關(guān)箱外觀應(yīng)完整、牢固、箱體外應(yīng)涂安全色標(biāo)，統(tǒng)一編號(hào)，箱內(nèi)無雜物。

4 其他輔助措施

1)由于19號(hào)斜洞穿越多個(gè)層壓水段落，涌水量大于10 000 m3/d時(shí)，就近利用施工高壓風(fēng)管(150 mm)，在泵站位置處高壓風(fēng)管焊接接頭，與泵站處的水泵接通抽排。另外每工作面準(zhǔn)備1臺(tái)2寸離心泵作為備用，確保施工期排水正常。

2)施工中采取超前鉆孔及地質(zhì)超前預(yù)報(bào)進(jìn)行預(yù)測(cè)，以保證施工安全。防止開挖過程突然出現(xiàn)大量涌水，以采取截、堵、排、防綜合措施。

3)排水輔助設(shè)施結(jié)合涌水水量、水流狀態(tài)等具體情況選用排水溝、管涵、泄洪渠等設(shè)施。并對(duì)由于施工可能引起水資源漏失的程度做出評(píng)價(jià)。

4)隧洞經(jīng)常性排水，在排水末端設(shè)沉淀池，排水視沉淀池水的渾濁程度而定，做到蓄渾排清?？刂扑wpH值接近中性時(shí)排放，以盡量滿足水質(zhì)保護(hù)要求。

5 注意事項(xiàng)

目前斜洞正在掘進(jìn)，經(jīng)過流量計(jì)統(tǒng)計(jì)日排水總量最大達(dá)5 500 m3，洞內(nèi)排水系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，掌子面積水不影響正常施工。以下幾點(diǎn)注意事項(xiàng)供大家借鑒：

1)各級(jí)施工人員要對(duì)斜洞涌水影響程度從認(rèn)識(shí)上提高，密切注意觀測(cè)出水量，多組織應(yīng)急演練提高應(yīng)變的能力，嚴(yán)防突水危害人身安全；2)排水系統(tǒng)設(shè)在斜洞洞外下坡方向，進(jìn)行防沖刷防護(hù)，以便于洞外排水暢通；3)水泵要嚴(yán)格按照一用多備的原則配置，配足水泵易損件；4)每個(gè)泵站必須配置匹配功率的發(fā)電機(jī)組，安裝多組應(yīng)急燈，以防突然斷電；5)各級(jí)水泵要定期保養(yǎng)、檢修，確保正常運(yùn)轉(zhuǎn)；6)洞內(nèi)電力功率要經(jīng)過嚴(yán)格科學(xué)的計(jì)算后，購置國(guó)標(biāo)材料合理高效配置；7)泵站水倉防護(hù)設(shè)置一定要可靠，牢固并便于水泵的拆裝和修理；8)水管布設(shè)中不能留直彎、死彎。

6 結(jié)語

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工考驗(yàn)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等因素分析比較，隧洞斜洞抽排水方案科學(xué)合理，剛好滿足了斜井現(xiàn)場(chǎng)抽排水需要、安全風(fēng)險(xiǎn)小、增加投資少、技術(shù)方案可靠。

[1] SL 279—2002，水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] JB/T 6535—1992，離心式污水泵型式與基本參數(shù)[S].

[3] JB/T 8095—1999，托架式離心泵型號(hào)標(biāo)記、性能和尺寸[S].

The adverse slope pumping and drainage scheme of small section steep slope oblique hole

Zhang Yan

(SecondEngineeringLimitedCompany,ChinaRailway12thBureauGroup,Taiyuan030032,China)

Combining with the groundwater situation appeared in a water conservancy project oblique hole, this paper analyzed in detail the pumping and drainage construction scheme of the project, and introduced its construction electricity allocation and other auxiliary measures, also discussed the matters needing attention in construction process, so as to ensure the construction safety.

oblique hole, steep slope, adverse slope pumping and drainage, construction scheme

2015-01-21

張 彥(1975- )，男，助理工程師

1009-6825(2015)10-0179-02

U453.6

A