长大纵坡特长公路隧道反坡排水施工技术

王宏权

摘 要：以鸿图特长隧道为依托，介绍了长大纵坡反坡排水施工技术，基于设计补勘成果，合理确定了排水系统及管路，总结了施工过程的主要安全技术保障措施，为今后粤东山区长大纵坡高速公路隧道反坡排水施工提供了借签和参考。

关键词：长大纵坡;特长隧道;反坡排水;施工

中图分类号：U453.6 文献标识码：A

0 引言

近年来，随着公路建设热潮和施工技术的不断发展，高速公路的建设里程和规模也不断突破。山区高速公路因地势起伏不平，山地、丘陵发育，常常需采用越岭隧道方案，虽具有减少爬山高度，缩短路线长度，改善行车条件等优点，但也遇到了新的挑战，如长大纵坡、单向纵坡、施工需反坡排水等。徐昕[1]介绍了长斜井大纵坡反坡排水技术，赵宇[2]依托大临铁路红豆山隧道2号斜井提出基于水量监测和限量排放的分阶段反坡排水技术，任惠翔[3]介绍了双悦岭隧道反坡排水施工方案，陈建光[4]以六威高速公路鸡冠山隧道涌水治理工程实例，探讨了岩溶长大隧道排水系统优化设计，赵兴华[5]研究了反坡排水技术在长砂岩地质隧道穿越断层富水破碎带施工中的应用情况，高飞[6]分析了东茗隧道2号斜井反坡排水技术及环境保证措施，贾锋[7]基于华丽高速公路营盘山隧道1号斜井，研究了斜井反坡排水施工技术。但对于山区长大单向纵坡特长公路隧道反坡排水方案探讨的不多。

本文以鸿图特长公路隧道为依托，针对近5 km的单向2%的长大纵坡隧道方案，基于补勘成果，介绍了出口端施工期反坡排水方案，为今后粤东山区类似项目提供了借鉴。

1 工程概况

鸿图特长隧道全长6.34 km，为双向4车道高速公路隧道，设计速度100 km/h，是大丰华高速丰顺至五华段关键控制性工程。隧道设计有4.9 km、坡度为2%的单向纵坡，最大埋深约740 m，地面标高245～1 060 m，相对高差约815 m，出口端设竖井1处，井深298 m;出口段主要为反坡施工，反坡排水施工长度2 km。

隧道穿越莲花山大断裂构造带，隧址区18条各期次断裂构造纵横交错，呈棋盘网格状迭织，隧道洞身穿越6条长大富水低阻异常带位于莲花山大断裂区域内，断裂带分布多，并有多条断裂与线位相交通过，地层岩性主要为侏罗系安山玢岩、燕山期花岗岩，隧址区处于榕江和韩江两大水系分水岭位置，区域汇水面积大，沿线水系发育，径流条件复杂多变，同时洞顶分布揭岭飞泉水库和黄棉湖水库，水文地质及工程地质条件复杂。隧道线路平面图及隧址区构造断裂分布图详见图1和图2。

2 总体方案及设备选型

根据设计补勘报告，预测鸿图特长隧道反坡段正常用水量左洞为19 913.65 m3/d，右洞为20 384.61 m3/d，因此鸿图隧道反坡排水能力按单线涌水量40 000 m3/d进行设计计算。

2.1 总体方案

采用机械抽排水，已施工路段渗（涌）水经侧式排水沟汇集至临时集水井或固定泵站内，掌子面采用移动式大流量低扬程潜水泵抽排至就近泵站或临时集水井内，临时集水井内的水通过水泵抽排至上一级固定泵站，多级接力将洞内积水抽排至变坡点，经沉淀处理后集中排放。抽水系统按2套工作+2套应急备用配备。考虑排水管压力和紧急停车带间距，尽量减小扬程，两级固定泵站间距按560 m考虑。

2.2 抽水设备选型

水泵抽水能力按正常涌水量的1.2倍设计，基于40 000 m3/d的单线涌水量，固定泵站间选择管径为φ=300 mm，布置两道管路。考虑移动水泵重量及操作难易程度，掌子面到临时集水井之间选择多道φ=200 mm软管，临时集水井到固定泵站之间布置多道φ=200 mm管径钢管进行抽排水。同时，预置一条备用应急检修管路。

考虑反坡坡度为2%，计算扬程为50.1 m，并综合考虑能耗、电机功效及安全性等，计算电机功率为121.8 kW，现场选取132 kW的合金耐磨叶片离心泵。掌子面附近根据涌水量采用7.5 kW、15 kW、22 kW、42 kW低扬程、大流量的水泵组合使用。

3 排水系统及管路

根据洞内最大水量情况，排水管路尾端布设至反坡排水最高点后再向出口端延长20 m，水通过顺坡流出洞外。管路前端尽量向前布设，距掌子面约30 m。突发较大涌水时采用备用管路和高压风管作为应急排水管路。

3.1 固定泵站

按560 m間距布置在隧道一侧，尺寸为11.5 m（长）×4.16 m（宽）×1.5 m（深），容量72 m3，泵站开挖后，立模浇筑沟底、沟壁C25混凝土，顶部用I32双拼工字钢作为骨架+钢板覆盖，作为行车通道。泵站内设置4台132 kW离心泵，2用2备。

3.2 临时集水坑

二衬台车与掌子面之间布置集水坑，尺寸为8 m（长）×2 m（宽）×1.5 m（深），容量24 m3，间距约50 m，随着整平层向前施工，临时集水坑也向前移动。

3.3 电力系统

采用“双回路”供电系统，左洞洞口设置2台500 kW发电机作为备用电源，停电时1台500 kW发电机到左线500 kVA变压器，1台500 kW发电机到800 kVA变压器，将发电机反高压的电路接入高压环网柜从而高压进入洞内箱式变压器。

4 安全技术保障措施

（1）开展从业人员技术和操作培训，针对一些技术特点和操作要领作重点讲解并现场示范。

（2）对用电的排水设备要确保电路安装的正确，检查转向是否正确;设置接地装置及标志，要严格按照安全用电方案办理，做到一机一闸一漏。

（3）固定泵站，扬程均较大，水压也较大，管路上均配置止回阀，以防发生水锤现象，造成电泵损坏。

（4）电泵的冷却，采用下一个泵站抽上来的水直接浇至排水电泵上进行冷却。

（5）针对隧道施工的特点，施工人员对隧道内排水沟及集水坑内污泥杂物要及时清理，对管路要定期检查维修，定期的用清水进行冲洗。

（6）在集水泵进水口包裹铁窗纱，同时把水泵（工作面移动式）或进水口放在竹筐内，可以防止污泥及杂物的进入而发生堵塞。

（7）当水位下降超过底座，间歇出水时，应立即停机进行检查;运行一定时间后，须进行维护保养。及时地进行保养和维修是确保设备正常运转的必要措施。

（8）对隧道内的抽水设备要定期进行安全检查，并派专人负责管理，做到24小时轮流值班，建立严格值班管理制度。

（9）对易损的排水设备及管配件要有必要的储备和供应上的保障。

5 小结

本文以鸿图特长隧道为依托，总结了长大纵坡反坡排水施工思路和总体方案，基于设计补勘成果，确定了排水系统及管路，总结了施工过程的主要安全技术保障措施，为今后粤东山区长大纵坡高速公路隧道反坡排水施工提供了借签和参考。

参考文献：

[1]徐昕，纪鸿朋，徐帅军，等.长斜井施工期大纵坡反坡排水技术研究[J].公路交通科技（应用技术版），2020

（7）：40-43.

[2]赵宇，全斐，沈家君，等.基于限量排放的大坡度富水隧道反坡排水技术[J].中国铁路，2020（12）：195-202.

[3]任惠翔.双悦岭隧道反坡排水施工方案[J].工程建设与设计，2020（1）：150-152.

[4]陈建光，高向东.公路富水岩溶长大隧道排水系统优化设计探讨[J].西部交通科技，2019（10）：83-85+119.

[5]赵兴华.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[J].工程建设与设计，2019（18）：192-193.

[6]高飞.东茗隧道2号斜井反坡排水技术及环境保证措施分析[J].太原城市职业技术学院学报，2019（5）：190-191.

[7]贾锋.山岭特长隧道斜井反坡排水施工技术[J].公路，

2018（7）：347-351.