浅谈隧道斜井抽排水技术

殷刘伟（中铁十二局集团第二工程有限公司，山西　太原　030032）



浅谈隧道斜井抽排水技术

殷刘伟（中铁十二局集团第二工程有限公司，山西太原030032）

随着科学技术的发展，铁路隧道施工技术也得到了很大的进步，相应的铁路设计速度与建设标准也有一定的提高，而且由于我国复杂的地质结构以及有限的装备水平导致一些特长隧道在设计施工时往往都需要增设辅助坑道，以此来增加工作面，从而实现长隧短打，配置资源以及缩短工期的主要目的，而斜井作为一种特有的辅助坑道在特长隧道施中得到了广泛的应用。本文以普棚1号隧道工程为例进行分析，探讨隧道斜井的抽排水技术以及防突涌水的相应措施。

隧道；斜井；抽排水技术

特长隧道大都具有工程地质，水文地质条件复杂等特点，尤其是在雨量充沛地区，隧道施工期间极易出现涌突水事故，而由于斜井在施工时其坡度大并且为反排水方式，所在地下水抽排难度较大，一旦发生涌突水事故将造成非常大的危害［1］，因此针对隧道斜井的施工必须采取有效的抽排水技术以保证工程的顺利开展。

1　工程概况

本工程普棚1号隧道主要为双线隧道，其起迄里程为D2K78+400～D2K92+195，全长13795m，隧道开工日期2012 年12月1日，交铺日期2016年06月30日，工期43个月，其中正洞施工准备4个月，辅助坑道施工准备3～4个月。普棚1号隧道为Ⅰ级风险隧道，属西南地区地质较为复杂隧道，为广大铁路扩能改造工程重点控制性工程。

本工程隧道共设2座斜井、1座平导辅助正洞施工，其中1号斜井工点为大里程方向为关键线路，该工点任务情况为：1号斜井斜长2120m，高差考虑 123.05m；斜井施工正洞3167m（小里程方向承担1352m：反坡排水，大里程方向承担1815m：顺坡排水），正洞施工段坡度为10.5‰，高差14m；斜井施工平导3059（小里程方向承担1254m：反坡排水，大里程方向承担1805m：顺坡排水）m，平导施工段坡度为10.5‰，高差13m；施工总长8346m，总高差137.05m（最大高差）。详情如表1所示。

2　隧道斜井抽排水技术

2.1总体抽排水方案

辅助坑道的排水均为反坡排水，通常情况下通过机械水泵设置多级泵站进行接力排水［2］。斜井小里程方向正洞（平导）施工掌子面积水采用移动式潜水泵抽至就近移动水仓中，再由移动水仓抽至斜井与正洞交界处设置的泵站水仓中；斜井大里程方向正洞（平导）施工掌子面积水采用移动泵将积水抽至最近中心水沟中，通过中心水沟引排至斜井与正洞交界处设置的泵站水仓中；然后逐级将水抽排至洞外污水处理池中。

表1　普棚1号隧道1号斜井工点承担各级围岩长度表

斜井井底（X1K0+024～+030）进洞右侧内设1个水仓，也就是1号水仓：深3m、宽4m、长5m、高3.5m，斜井井底（X1K0+ 035～+041）进洞的左侧内设1个水仓，也就是2号水仓：深3m、宽4m、长5m、高3.5m，X1K0+046～+050处进洞左侧设1个变压器房（高4m、宽4m、高3.5m）；斜井洞身（X1K1+100～+ 107.5）进洞右侧内设 1个水仓（深 3.1m、宽5m、长6.5m，高3.5m），斜井洞身（X1K1+113～+117）处进洞右侧设1个变压器房（长4m，宽4m，高3.5m）。斜井洞身布设2根管路直径D= 150mm，设 2级泵站，高差基本均分，暂定一泵一管，出水量130m3/h。水仓内布设 2台隧道专用耐磨合金泵（型号：100ZXSDB 75kW）；最大排水能力为6240m3/d。当斜井井进入正洞与平导后涌水量大于最大排水能力时，可在水仓内再增设2台同型号水泵，采用二泵一管的方式抽排，直径D=150管路出水量190m3/d，最大排水能力为9120m3/d（满足隧道设计最大涌水量的抽排）。

正洞小里程布设2根管路直径D=150mm（其中1根备用），设置移动水仓，将掌子面积水或涌水逐级抽排至斜井与正洞交界处的水仓中，然后逐级抽排至洞口污水处理池中。平导小里程布设1根管路直径D=100mm，设置移动水仓，将掌子面积水或涌水逐级抽排至斜井与正洞交界处的水仓中，然后逐级抽排至洞口污水处理池中。

2.2设备配置计算

2.2.1高差计算

斜井井底水仓1号水仓至斜井洞身3号水仓高差64.024m，斜井洞身水仓至斜井洞口污水处理池60m。

2.2.2最大涌水量

进入正洞前每小时预测最大涌水量：600/24=25m3/h；进入正洞后每小时预测最大涌水量：5800/24=241.7m3/h。

2.2.3抽水机配置

隧道专用耐磨合金泵.型号：100ZXSDB 75kW。2、3号水仓抽水机配置见下表（若进入正洞后涌水量变大，再增设2台水泵，已满足隧道抽排水需要），具体如表2所示。

表2　抽水机配置表

2.3注意事项

（1）1号水仓位于斜井与正洞交界（三岔口）附近（X1K0+ 024～+030进洞右侧），2号水仓位于斜井与正洞交界（三岔口）附近（X1K0+035～+041进洞左侧），设计为Ⅴ级围岩，在水仓（高3.5m）与变压器房（高3.5m）施工过程中，上部（水仓：长6m×宽5m×高3.5m，变压器房：长4m×宽4m×高3.5m）开挖时（斜井洞身支护完成后，施工衬砌时，右侧预留水仓与变压器房开挖部分），严格控制开挖进尺，采用弱爆破、人工与机械配合开挖，一次开挖不得大于1m，开挖后及时进行初期支护采用I16型钢钢架支护，间距1.0m，挂网喷射C25混凝土22cm厚，衬砌采用C25钢筋混凝土，厚35cm，钢筋间距、规格同该段斜井洞身衬砌钢筋设置；水仓（四周预留50cm：长5m、宽4m、深3m）下部开挖必须是在上部支护完成后进行，开挖采用弱爆破、人工与机械配合分级开挖，一次开挖深度不得大于1m，及时对四壁进行支护（浇筑20cm厚C20混凝土），底板浇筑20cm C20混凝土。

（2）3号水仓位于斜井洞身（X1K1+100～+107.5）进洞右侧，设计为Ⅲ级围岩，在水仓（H=3.5m）与变压器房（H=3.5m）施工过程中，上部（水仓：长7.5m×宽6m×高3.5m，变压器房：长4m×宽4m×高3.5m）开挖时，严格控制开挖进尺，采用弱爆破、人工与机械配合开挖，一次开挖不得大于1m，开挖后及时进行初期支护挂网喷射C25混凝土15cm厚，若开挖后揭示围岩与设计不符，围岩变差，则增设I16型钢钢架；水仓（四周预留50cm：长6.5m、宽5m、深3.1m）下部开挖必须是在上部支护完成后进行，开挖采用弱爆破、人工与机械配合分级开挖，一次开挖深度不得大于1m，及时对四壁进行支护（浇筑20cm厚C20混凝土），底板浇筑20cm C20混凝土。

（3）洞内水流抽排至洞外污水处理池后，经处理达标后，方可排出；水仓内需设置爬梯，以方便施工人员对水仓杂物进行清理；3号水仓中部横向设置1道高2m，宽4m，厚0.2m的混凝土墙，将水仓一分为二，以利于洞内水流进行沉淀，防止杂物堵管。水泵设置靠近斜井洞口一侧；水仓靠斜井一侧，必须设置防护栏，采用φ42钢管制作，高0.8m；并在此处设置防撞墩（高0.4m，宽0.4m，厚0.4m），采用C20混凝土，以防止施工车辆与施工人员坠落至水仓内；X1K0+000～+035坡度调整为0.3%；X1K0+035～+275坡度调整为6.61%（原设计6.39）。

3　隧道斜井施工防突涌水还应具备的其他措施

3.1加强超前地质预测预报

（1）一般地段采用每循环1次地质素描和加深炮孔探测进行预报，地质素描图应及时报送专业地质工程师进行分析，判断是否需要采用其它超前探测手段。

（2）加深炮孔探测是每一开挖循环必备的预报手段。加深炮孔的孔位、数量按照掌子面大小和地质复杂程度确定，一般来说，全断面探孔不少于3个 （拱顶部位1个，拱腰部位2个），台阶法钻孔5个（拱部1个，拱腰2个，拱脚2个）孔深不小于5m。

（3）在设计断层位置前后200m范围内采用TSP及地质雷达全程覆盖进行探测预报，TSP探测有效搭接长度不小于10m。地质雷达有效搭接长度不小于5m。如掌子面有涌水出现，则TSP探测有效搭接长度不少于30m。

（4）在距设计断层影响带前后50m范围内或TSP预报的异常带前30m范围内进行超前水平钻孔，探明地质及富水情况。布孔原则：钻孔3个（拱顶部位1个，拱腰部位2个），搭接长度不小于8m。距异常带前方10m对超前水平钻孔进行加密细探，全断面开挖布孔5个，拱顶1个，两侧拱腰、起拱线处各1个。

3.2及时注浆堵水

开挖通过后对已出水段尽快采取“限量排放”或“限能排放”的措施，避免已揭示出水段涌水量叠加给抽排水带来困难。

3.3加大排水能力空全储备

加大排水能力安全储备，以作为“挖、堵”时间差的涌水抽排预案，以保证施工的顺利进行。在具体施工中，当涌水总量超过排水能力的50%时，应加强水量动态监控，或增加排水设备，方可进行带水作业，通过进行后注浆者水作业；当涌水总量达到排水能力的80%时，应停止开挖进行预注浆堵水作业或增加排水设备后，方能进行开挖，以防突涌水发生。

4　结束语

综上所述，在特长隧道施工中，为了防止突涌水事故的发生，必须开挖斜井或增设其他的辅助坑道，而对于斜井的抽排水必须予以高度重视，可通过机械排水的方式，通过设置多级水泵站进行接力排水，其中主要的还是要在斜井内预定地方设置不同参数的水仓，对于污水也要经处理后方可排出。本文以普棚1号隧道工程为例进行分析，探讨隧道斜井的抽排水技术以及防突涌水的相应措施，以期对我国的隧道斜井抽排水提供一定的参考。

［1］王 鑫.西山特长隧道斜井抽排水技术［J］.公路，2014，05：178～180.

［2］尹 晨.斜井施工的长大隧道抽排水施工技术探讨［J］.企业技术开发，2012，28：37～39.

殷刘伟（1982-），男，工程师，本科，主要从事施工设备管理工作。

U453.6

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2095-2066（2016）19-0211-02

2016-5-25