清污分流工艺在高速铁路隧道施工中的应用研究

摘要：以中铁十二局渝昆高铁云贵段华山松隧道为背景，结合现场实际，阐述隧道施工排水清污分流新技术。通过将隧道施工期内受污染的地下水和未被污染的地下水进行分类收集引排，大大减少了隧道施工污水的产生，降低了污水处理站的运行难度，满足了环保要求，符合绿色高铁的发展理念，可在大涌水量隧道施工中推广应用。

关键词：隧道施工排水；华山松隧道；清污分流

0" "引言

近年来，隧道施工排水采用污水处理站进行处理，面临着处理成本高、处理能力不足等问题。若能在隧道施工过程实现隧道内清水、污水的分流排放，不仅可以大幅度降低污水处理设施的建设规模和运行费用，还可将收集到的施工清水进行回收再利用。

1" "工程概况

渝昆高铁云贵段华山松隧道是全线控制性重难点工程，隧址位于云南省会泽县待补镇与田坝乡境内，全长16460m，为设计速度350km/h铁路双线隧道。设2座疏散横洞+1座斜井+2座横洞，共计5座辅助坑道。

其中，华山松隧道斜井长775m，综合坡度9.78%，设计最大涌水量3150m3/d，承担正洞5060m施工任务。正洞大里程段2175m为反坡施工，坡度18‰，设计最大涌水量8248m3/d。正洞小里程段2885m顺坡施工，坡度18‰，设计最大涌水量8993m3/d。故斜井工区最大涌水量共计20391m3/d。

2" "隧道清污分流工艺方案

2.1" "隧道施工期水环境分析

隧道主体工程施工时，钻爆开挖、设备冲洗、隧道冲洗、混凝土养护等无法收集的地下水落地，会产生施工污水。隧道围岩裂隙间涌出地下水和衬砌小边墙泄水孔出水，经收集后产生施工清水。

2.2" "隧道清污分流工艺总体规划

华山松隧道斜井工区施工排水采用清污分流工艺，对施工过程中产生的污水和收集到的清水进行分类排放。污水经隧道中心水沟引排至斜井与正洞交叉口设置的固定泵站污水仓后，再抽排至洞外淀池和污水处理站，经处理达标后用于施工生产。清水经收集引排至斜井与正洞交叉口设置的固定泵站清水仓后，一部分用于生产生活用水，一部分直接排至洞外。清污分流排放示意图如图1所示。

2.3" "制定清污分流排水工艺流程

隧道施工时地下清水的收集和引排工艺流程如图2所示。隧道施工时产生的污水引排和处理工艺流程如图3所示。

3" "隧道清污分流工艺管控要点

3.1" "清水收集、引排措施

3.1.1" "掌子面段清水收集措施

掌子面围岩裂隙间股状出水或不落地的散状水为清水，其收集方法如下：一是利用超前水平探孔接管进行收集；二是在掌子面施集中钻泄水孔再接管进行收集；三是在初期支护施工时，于钢筋网片背后铺设土工布，将出水引入初支背后安装的环向盲管进行收集。最终再利用管道将各处收集到的清水汇集，并直接引排至仰拱处移动清水仓，再接力抽排至固定泵站清水仓。

3.1.2" "初支段清水收集措施

已支护段落喷射混凝土表面渗出的线状、股状出水为清水，其收集方法如下：一是在初支喷射混凝土面出水点铺挂防水板，将水引入管道收集；二是在喷射混凝土面渗水处施做泄水孔，再接管进行收集；三是将初支背后引出的环向盲管接入管道进行收集。最终利用管道将各处收集到的清水汇集，并直接引排至仰拱处移动清水仓，再接力抽排至固定泵站清水仓。

3.1.3" "仰拱、衬砌段清水收集措施

仰拱、衬砌施工完成段落通过泄水孔、盲管排入洞内的水为清水，其收集方法如下：于仰拱两侧小边墙底部上80cm位置，通长布置一根φ200PVC管作为清水管，并在每个泄水孔出水点设置φ80PVC管，将清水引流通长布置的φ200PVC管内。清水管需采用封闭PVC管，严禁采用半圆管造成清水被污染。

3.1.4" "清水酸碱中和措施

清水收集汇总至斜井底部固定泵站清水仓后，设置PH值自动监测和智能自动加草酸装置，可以根据清水仓内水质PH值监测情况自动调节添加草酸数量，严格控制清水排放前PH值在6～9。

3.1.5" "清水的使用或排放措施

收集到的清水在固定泵站清水仓处，经过酸碱中和处理达标后主要去向如下：一是用于现场施工正产如拌合站、碎石场施工用水，洞内打钻、混凝土养护用水，以及施工场地冲洗路面用水等；二是用于驻地施工人员非饮用生活用水；三是排放到附近沟渠。

3.2" "污水收集、处理措施

3.2.1" "掌子面、初支段污水引排措施

掌子面的散状出水、不能收集的围岩裂隙水落地后为污水，通过在距离两侧边墙各1m位置设置的临时水沟，引排至临时集水坑统一收集。掌子面临时集水坑设置在距离掌子面10m左右的位置，大小根据掌子面涌水量确定。通过临时侧沟引排和水泵抽排掌子面集水坑中污水，将掌子面开挖段、初支段污水排至仰拱初支端头集水坑。再通过水泵将集水坑处污水抽排至仰拱处移动污水仓后，通过接力抽排或中心水沟引排至固定泵站污水仓。

3.2.2" "仰拱、衬砌段污水引排措施

仰拱、衬砌施工完成段落冲洗路面和混凝土养护产生的污水，主要通过侧沟和中心水沟收集。侧沟内污水通过仰拱填充内预埋的φ160PVC横向排水管，引排至中心沟，再通过引排或接力抽排至固定泵站污水仓。

3.2.3" "中水水沟、各级沉淀池污水处理措施

在中心水沟内每隔50m设置隔墙加过滤网，在各级沉淀池出水口增加过滤网，使污水能够通过多级过滤和沉淀，以提升污水水质，降低污水处理站的运行负荷。

3.2.4" "污水处理站处理措施

在隧道洞口设置污水处理站，对经过多级沉淀、过滤后的污水进行处理。隧道施工时产生的污水主要污染物为悬浮物和PH，其余如氨氮、COD、石油类和磷酸盐等不是主要污染物。隧道施工期所产生的废水，采用“酸碱中和+混凝反应+调节沉淀+过滤相组合”的处理工艺。

排入污水处理站的污水，首先通过酸碱中和池添加草酸进行酸碱中和，再进入一体化沉淀池，通过添加PAC混凝剂调节沉淀。上层清液流入组合式过滤除污设备进行过滤，最后排入回用水池进行综合利用。

污水处理产生的下层含悬浮物较多的混合液，定期流入污泥干化池进行污泥过滤、干化、晾晒，水体流入污泥井，用水泵抽回至一体化沉淀池再次处理。施工废水经处理后，在组合式过滤除污设备检测池进行水质检测，PH值6-9、浊度小于10mg/L即达到回用标准，可用作施工用水和冲洗场地、施工绿化等。

3.3" "清污分流管理措施

3.3.1" "清水区管理措施

隧道清水区管理主要以现场技术人员为主，对掌子面初支段围岩裂隙水需应收尽收，保证清水不落地，仰拱衬砌段清水不被污染。

隧道在开挖工序后，掌子面围岩若有渗水，技术人员要安排劳务队在初支背后增加环向盲管对出水集中引排。上、中、下台阶环向盲管要贯通，并从边墙位置纵向盲管高度引出。仰拱施工至该里程前，利用集水管收集至临时清水仓。仰拱施工至该位置时，该环向盲管需与纵向盲管连通，从仰拱小边墙泄水孔引出至清水区。

对已完成初期支护且存在渗水段落，技术人员要安排劳务队在初支渗水范围施作泄水孔。对泄水孔集中出水的，接管引排至临时清水仓。对施作泄水孔口后无集中出水的，在渗水范围铺设防水板，并在防水板下沿位置预埋集水管，将水引排至临时清水仓。技术主管每天早8点30分、午13点30分，观察清水仓收集水量情况，并通知碎石场、隧道队进行综合利用。清水仓收集的清水需先用于施工生产和工人驻地非饮用生活用水，再用于文明施工和场地绿化，多余的清水可直接排放。

3.3.2" "污水区管理措施

隧道污水区管理主要以工班长为主，需确保污水多级沉淀，并定期清理沉淀池、污水仓、污水沟淤泥。工班长要安排工人及时在隧道中心水沟内根据隧道纵坡，每间隔50m施作中心水沟隔墙。隔墙距中心水沟顶面20cm，厚度30～50cm，可采用砖砌也可采用堆码隧道较大块玄武岩。

隧道路面应以清扫为主，尽量减少隧道冲洗。要每天安排工人对衬砌台车至仰拱栈桥间路面进行清扫，每2d安排工人对衬砌台车至交叉口位置路面进行清扫，每5d安排工人对斜井路面进行清扫，每10d安排工人对隧道路面进行冲洗。冲洗时需加强管控防止污水溅入清水沟。

隧道施工污水必须先排入洞外预沉淀池，经沉淀、过滤后再排入污水处理站，避免污水处理站污水处理能力不足，造成水质处理不达标。加强施工机械管理，防止施工机械的跑、冒、滴、漏造成隧道石油类污染超标。加强施工人员管理，禁止施工人员在隧道内随地大小便。

3.3.3" "设备运行管理措施

管理人员对污水处理站一体化沉淀池进行巡检时，必须穿戴救生衣和安全带，并将安全带固定在防护栏杆上。项目部电工要每天对清污分流所使用的水泵、电气设备进行巡检，发现损坏及时修复或更换。设备带电巡查、检修时需做好安全防护，非持证人员严禁操控。

4" "应用效果分析

4.1" "现场施工方面

针对隧道掌子面开挖过程围岩出水情况，在初支钢架背后紧贴围岩布置环向盲管。环向盲管在上、中、下台阶处贯通，并从设计纵向盲管高度引出，再利用管道将水引至清水集水桶。此做法既可实现清污分流清水的收集，也有效减少了初支面渗水情况的发生。

隧道中心水沟作为施工污水排放通道，每隔50m施作挡水隔墙，对中心水沟污水进行多级沉淀，并在隔墙上游一侧码放了玄武岩，对水中悬浮物起到了吸附作用。隧道污水排放经过了多级沉淀过滤，有效降低了出水口污水悬浮物浓度，出水口水质明显变清。

4.2" "经济效益方面

实施清污分流后，施工污水经过洞内中心水沟的多级沉淀，固定泵站污水仓的三级沉淀，洞口沉淀池的五级沉淀、过滤后，排入污水处理站的水质得到了明显提升。污水处理站运营过程PAC投药量由原25kg/4h，降到了50kg/d，极大的降低了污水处理站的运营成本，按照目前挑顶后正洞施工期15个月计算，共计可降低成本约144万元。

4.3" "环保方面

采用清污分流工艺将清水、污水分开抽排，有效缓解了污水处理站的处理压力。目前清水排放量占隧道总涌水量的80%，随着隧道的开挖掘进，清水量所占比重逐渐增大，清水在隧道直接收集后可二次利用，在节能环保方面效果显著。

5" "结束语

华山松隧道实施清污分流，有效将隧道施工污水和围岩裂隙间涌水、围岩渗水分区隔离，降低了隧道施工污水的产生量，增大了隧道清水的收集量，实现了清水无污染排放或回用。污水经处理后回用有效减少了隧道施工对环境的影响，符合绿色高铁的发展理念，在隧道工程施工具有一定的参考价值。

参考文献

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（中铁十二局集团第二工程有限公司，山西太原" "030032）