新建贵广铁路GGTJ-7标
宝峰山隧道一号斜井反坡 排水专项施工方案
编 制： 审 核： 审 批： 中铁二十三局贵广铁路GGTJ-7标指挥部
二○○九年五月
宝峰山隧道1#斜井反坡排水专项施工方案
一、 编制依据
（1）宝峰山隧道设计咨询版;
（2）《新建贵阳至广州铁路站前工程施工总价承包招标-招标文件》（招标编号：JS2008—092）；
（3）《铁路隧道防排水技术规范》(TB10119—2000）； (4）《铁路隧道施工规范》(TB10204-2002）;
（5）《客运专线铁路隧道施工技术指南》(TZ 214-2005)
（6）国家、铁道部和地方现行相关技术规范和相关法律法规文件. 二、 隧道设计及水文地质概况
由我单位负责施工的新建贵广铁路GGTJ-7标宝峰山隧道，里程D3K478+091～DK491+818,全长13727m，为贵广铁路重点控制工程。其中1
＃斜井工区负责施工的斜井里程X1K0+000～X1K1+480，长1480m,正洞里程D3K481+060～DK485+000，长3940m。斜井长1480m，坡度9%，为反坡排水，正洞D3K481+060～DK482+800，长1740m,坡度4.5‰，为反坡排水.由于宝峰山隧道为特长隧道，经过7个断层带，地质条件复杂多变，渗水、涌水情况点多面广。围岩破碎，渗水量大，渗水不间断汇流，给施工带来了很大难度.其中宝峰山隧道1＃斜井正洞经过一条大断层（栗木-恭城区域性大断层）和一条背斜（凉亭背斜）。我单位根据具体情况，在斜井及正洞内布置了大量的抽排水设备和管道,24小时不间断的抽排，及时排除隧道内积水，确保了隧道的顺利施工。
一、原设计水文地质情况 （一）地表水发育特征
宝峰山隧道1＃斜井段位于广西桂林市以东,阳朔县以北凉亭村附近，洞身测段属剥蚀高，中山地貌，绝对高程200-1300m,相对高差最大达950m，自然坡度一般20～65度,地形起伏较大，坡陡沟深，沟谷多呈“V\"字形。年平均降雨量1677mm，最大2199mm，最小1219mm，4~8月为雨季，降雨量占全年60%,十一月到二月为枯季，降雨量占全年15%。测区水系属珠江桂江水系，漓江支流，地表河流发育,水系沿构造发育,形成许多深切沟谷，支沟时有流水，主沟常年有水流，由大气降雨控制及上游水补给，流量受季节变化影响大，以蒸发,下渗和径流等形式排泄。 （二）地下水发育特征
测区地下水以土层孔隙水、基岩裂隙水、溶隙水位主。基岩裂隙水由于地质构造的活动，断裂及构造节理裂隙发育，为地下水的富集提供了良好的空间，在节理密集地带或断裂破碎带附近地下水量较大，水量丰富，因此在隧道施工过程中，节理裂隙密集带或断裂破碎带附近可能会遇到股状涌水,应做好引排水处理措施。
（三)隧道涌水量预测
本隧最大涌水量：Q平常期=56010m3/d,Q雨期=84015m3/d.
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三、 总体方案 ㈠、斜井反坡排水
正常施工时：斜井采取反坡排水.反坡排水采取固定泵站与集水井(坑)相结合的方式进行抽排,斜井内距掌子面200～300m在洞侧设置一临时集水井,用于污水沉淀。固定泵站的位置根据具体施工时涌水量大小进行设置.泵站安装大功率水泵，分级将污水抽至洞口沉淀池再次沉淀达标后排放。
应急抽水时：备用变压器和备用抽水泵组成应急排水系统，水泵直接布置在出水点,将高压风管改装成排水管路.
㈡、正洞反坡排水
正洞反坡排水阶段为:斜井承担的正洞开挖不具备顺坡排水条件时必须采取反坡排水措施。在斜井与正洞交点附近设置一大型泵站（交叉口固定泵站）,将汇集的水流通过斜井泵站抽排至洞外沉淀池.正洞反坡施工段水量较小时每隔300m设置一座集水井；当开挖面遇涌水量较大时泵站设置在开挖面安全范围内。泵站抽排能力根据该段涌水量设计；顺坡排水施工里程段水流集中汇于斜井交叉口固定泵站。
由于正洞坡度较小,集水坑每隔500米设置一处，为保证正洞车辆运输畅通，聚水坑结合横通道或综合洞室位置设置.聚水坑采用片石砌筑，坑内采用水泥砂浆抹面，同时掌子面配备2～3台污水泵，防止掌子面出现涌水.
斜井采用机械排水，由于斜井洞口与正洞交叉口高差较大,为防止突然涌水,抽水设备选用大功率水泵，多级泵站抽水。
施工工作面积水采用移动式潜水泵抽至就近的泵站或临时积水坑内,其余已经施工地段出水经临时集水坑自然汇积到泵站水池内。由工作泵将水经管路抽排
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至交叉口泵站，如此接力抽排到洞外污水池经处理后排放。 ㈢、排水供电布置
根据建设单位“关于反坡排水隧道需配置备用电源的文件通知\"，结合所在区域的电网结构布局及施工现场实际情况。为保障洞内抽水设备正常运转,布置两条高压线路进洞。分别是10KVA、35KVA线路，以避免某一电网停电对排水系统运行造成的影响。
㈣、反坡排水实施方案 1、斜井施工阶段抽水方案
抽水系统的布置：斜井施工过程中因涌水量较大，分别在X1K0+970、X1K0+480、X1K0+030里程处设置固定泵站，在X1K1+180、X1K0+670、X1K0+280处设置临时泵站。具布置详见图1.
供电系统的布置：斜井掘进1100m后，为保障洞内抽水设备正常运转，布设高压进洞线路（10KVA）,并安装1台800KVA变压器，设置里程为X1K0+380.
2、正洞施工阶段抽水方案
抽水系统的布置： 进入正洞施工后在DK481+800处设置固定泵站，在DK482+300、D3K481+300设置临时泵站,正洞反坡施工方向分别布置排水系统。具体布置详见图2。
供电系统的布置：在斜井X1K0+380处设置1台800KVA变压器为交叉口泵站供应电源。从交叉口至贵阳方向1000m范围内排水用电由斜井X1K0+380处的变压器直接引出。当施工至1000m范围外时，在DK481+9综合洞室内增设1台800KVA变压器,供贵阳方向的抽水用电。
3、斜井阶段与正洞阶段设备及管路配置
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图1 宝峰山隧道1#斜井。斜井施工阶段反坡排水系统布置图 图2 宝峰山隧道1#斜井正洞施工反坡排水系统布置图
四、设备选型配套 1、 设备选型的理论分析
根据一号斜井设计资料及涌水状况，考虑到隧道突发涌水情况的出现，其最大应急排水能力应达到31800m3/d，即每小时排水能力为1325 m3/h，所有泵站排水管均采用钢管进行安装.从正洞一级泵站到斜井三级泵站高差为4.m,水泵考虑克服抽水高差以外，还考虑排水管道的水头损失（即扬程损失），按照如下公式计算水头损失：
式中:λ为水管摩阻系数,采用的水管为普通钢管，取值0.024； L为水管长度； d为水管内径；
v为管内流速，取2.5m/s; g为重力加速度，取9.81;
以直径为200mm为例，每1000m水管的水头损失为38.5m，另外考虑每组管管均至少将安装两组闸阀、两组单向阀及一组以上三通或弯头时造成的水头局部损失，从正洞一级泵站至斜井三级泵站的排水理论所需扬程为18。44m，另考虑到1。1以上的扬程保证系数，所配备的水泵均在48.72m扬程以上。同理，斜井三级泵站至二级泵站高差37。m,水管长度450m,配置水泵扬程要在60.74m以上,二级泵站至一级泵站高差42.39m,水管长度490m，配置水泵扬程要在67。38m以上，一级泵站至斜井口高差42。39m,水管长度560m（包含50m洞外管路)，配置水泵扬程要在70。35m以上.
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根据对隧道内涌水情况的分析，其紧急排水能力需达到1325m3/h以上，为此，斜井井身内的管道布设应以大管道为主，钢管流速取值为2。0~3.0m/s，应急抽排水时加大水泵设备，管内流速按2.0m/s考虑，其管道总断面积应达到0。184m2;按照正常排水考虑时，流速取1.5 m/s，其排水能力为900m3/h，所需管道总断面积为0.167m2。
根据隧道昼夜涌水量并考虑一定的富裕系数，在排水设备满足要求的前提下，结合技术和经济两方面进行抽水钢管直径的选取d。
其中Q为管流量（m3/s），为管道允许流速(m/s），参考一般抽水钢管流速取值为2。0~3。0m/s,根据上述公式计算结果如表1所示。
表1 管道直径选取计算表
序1 2 3 4 5 6 计算100 150 200 250 300 350 理论需要排数 正常排水 22 10 6 4 3 2 24 11 6 4 3 2 号 管径 应急排水 备注 管径太小，排数太多，不利于水泵配置 排数多，不经济 比较经济,实用 经济，实用 管径太大,不利于施工 管径太大,不利于施工 采取措施 舍弃 可以考虑 可以考虑 考虑 舍弃 舍弃 为了提高抽水设备及管道的利用率，且确保有一定的富裕系数,在进入正常施工后，在斜井范围内采用不同管径搭配使用，配四排φ200、一排φ150钢管,另在突发涌水时启动应急预案，将高压供水管和高压供风管用作排水使用.
在水泵电机的选型，应综合考虑能量利用、电机功效、电机安全系数及扬程等等，按以下经验公式配备电机功率：
电机功率=流量（m3/h)×扬程(m) ×9.81/（3600×功效) 电机功效一般取0.5～0。75,水泵越大，功效越高。
结合市场现有水泵型号以及可能定型生产的规格，对拟使用的各种水泵功率
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计算如表2所示.
表2 水泵电机功率一览表
配套序号 管径 (m) （m3/h) (m/s） 位 斜井泵1 200 75 285 2。521 站 斜井泵2 150 75 185 2.903 站 正洞泵3 200 50 206 1。826 站 正洞泵4 200 25 200 1.769 站 0.70 19.46 22 0。70 40.10 55 0。70 54。01 55 0.70 83。21 90 扬程流量计算流速安装部功效 (KW） 率(KW） 计算功率选用功根据目前涌水水位及容水量，为达到操作方面，作业循环时间短的目的，在水位降至安全水位之前,其主泵站均需随着水位下降而移动，根据同类型号水泵配置情况，建立三组移动泵站，采用轮胎行走式移动泵站平台,除此之后，在每一作业面再设置2～4台7。5kw水泵,以配合主泵站抽水及其它较小坑洼处积水，其主泵站具体配置情况如表3所示.
五、排水系统 1、管路
根据洞内最大水量情况，结合选配的抽水设备，管路均为无缝钢管.突发涌水采用一套φ325mm管路(高压风管）和用一套φ100mm管路（高压水管），作为应急排水管路。
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2、临时集水坑
斜井内临时积水坑设在洞内右侧，每隔300米设置一处（临时泵站）。临时积水坑尺寸为:15m（长）×4m(宽)×2.5m(深），容量150m3.
正洞内临时集水坑每隔250米设置一处，临时积水坑尺寸为：15m（长）×5.9m(宽）×1。6m（深），容量141。6m3。
3、固定泵站
固定泵站为正洞泵站、斜井泵站。一号斜井由于高差较大(122.76m)，斜井内设固定泵站3处，泵站水仓结构尺寸为:30m（长)×5.0m(宽）×2.8m（深)，容量280m3.泵站设在进洞左侧。正洞反坡长度1740m，在1000m处设置泵站，泵站水仓为单幅仰拱施工后未施工的填充位置尺寸：30m（长）×5.9m(宽）×1。6m(深)，容量283m3
表2 泵站布置表
序号 1 2 3 4 5 6 泵站名称 一级 二级 三级 正洞泵站 正洞泵站 正洞泵站 里程 X1K0+970 X1K0+480 X1K0+030 净高差 42.39 42.39 37。 排水距离 560 490 450 530 1030 500 理论计算杨程 70.345 67。38 60。74 23.75 48。72 23。65 配备扬程 75 75 75 25 50 25 使用情况 永久 永久 永久 临时 永久 临时 备注 DK482+300 2。34 DK481+800 4。 DK481+300 2。25 水泵配置情况 斜井一、二、三级泵站各配置300m3/h、75m、90KW/h各5台（一台备用），200m3/h、75m、55KW/h各2台(一台备用） 4、 其他
掌子面排水采用移动式水泵，管路为φ159mm消防软管,抽排至临时积水坑内,再用移动式水泵，管路为φ159mm钢管，抽排至正洞泵站.
六、排水管理和实施
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1、 人员安排
班长1人/班、抽水工3人～4/班、电工1人/班，每天3班。 2、运行和检修
⑴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。 ⑵电泵的冷却,采用下一个泵站抽上来的水直接浇至电泵上进行冷却。 ⑶施工中在水泵与管路的接口处安一个φ20 mm出水口，利用抽水的高压水不断对进水口处进行冲搅；同时,利用高压风进行冲吹，防止污泥的淤积。
⑷施工人员及时对坑内污泥杂物进行清理。
⑸在进水口仓裹铁窗纱，同时把水泵（工作面移动式)或进水口施在竹筐内，可以防止污泥及杂物的进入而发生堵塞。
⑹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。
3、值班制度
工作人员24h值班制，并制定抽水记录表进行统一管理，发现问题及时处理，汇总问题进行总结分析。
七、 应急措施
进入正洞施工后在排水系统上增设1套设备和管路作为应急措施.管路与正常施工排水管路平行布置。一旦遇到突水、涌水现象,即开启应急排水.
八、 污水处理
洞内施工排放的污水须经沉淀、隔油、气浮处理。处理后的水尽量用于喷洒道路，排放的水一定要经检验达标后才预排入河沟。沉淀池内淤泥用吸泥泵抽出后集中晾干，而后装运至弃碴场内统一堆弃.污水处理系统见图2.
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图2 污水沉淀净化处理示意图
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