长大陡坡富水斜井防排水施工技术

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摘要： 本文重点介绍长大陡坡富水斜井抽排水施工技术，坚持“以排为主，排堵结合，控制洞身渗漏水”的治水原则，对已开挖段渗漏水采取径向注浆进行封堵处理，控制洞身渗漏水量，加强施工期间涌水量的监测及预测，根据预计的涌水量，配备当前涌水量2～3倍抽水能力的设备，提高斜井抽排水能力。通过先进可靠的机械设备，科学合理的抽排水、注浆堵砂堵水等技术方案，严谨细致的规范操作，以及精心有序的组织管理，达到了预期的成效，大大的改善了现场的施工环境，在确保施工安全质量的前提下，加快了施工进度。

Abstract： This paper introduces the waterproof and drainage construction technology of grew up drop-off water burst， adheres to the water control principle of "taking the drainage as priority， combination with drainage and blocking up， controlling the leakage of barrel water"， it has taken radial grouting treatment with the excavation period of seepage， controlled the leakage of barrel water， strengthened the monitoring and predicting of water inflow during the period of construction， according to the expected yield， equipped the equipment with 2～3 times the pumping capacity to improve slope drainage ability. Through advanced and reliable mechanical equipment， scientific and reasonable sand suction drainage， grouting water plugging technology and rigorous and detailed specification operation， and careful and orderly organization and management， it achieved the desired results， greatly improved the scene construction environment， on the premise of ensuring the construction safety and quality， it speeded up the construction progress.

关键词：长大陡坡富水；斜井抽排水；技术

Key words： grew up drop-off water burst；the pumping and drainage of slope；technology

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）35-0132-02

0 引言

干庆隧道全长6693m，为全线第三长大隧道，设计为单洞双线隧道，线间距5m，进口至改DK586+900为6‰的上坡，自改DK586+900至出口为10.6‰的上坡。隧道共设置三座斜井，其中干庆隧道1#斜井斜长550.507m，设计围岩级别全为Ⅴ级围岩，涌水量大，围岩差，施工难度大，安全风险高，本文重点介绍长大陡坡富水斜井防排水施工技术。

1 工程概况

干庆隧道1#斜井斜长550.507m，承担主洞1525m的施工任务，大同方向700m，西安方向825m。与主洞交叉处桩号为改DK587+937.705，与线路左线中线平面夹角80°，井底综合坡度9.36%，最大纵坡10%，斜井采用单车道无轨运输，净空断面尺寸为5m（宽）×6m（高）。1#斜井走向基本与右侧冲沟平行，冲沟上游存在一处老水库，雨季时有水；日涌水量高达3777m3，平均日涌水量为2200m3，月排水量约7万方，从开工至今已排水约28万方，随着掘进长度增加还逐渐递增，设计围岩级别全为Ⅴ级围岩，地质为砂岩、细圆砾土、粉质黏土、细砂，松散结构，软硬不均，层间黏结力差，涌水量大，目前达到设计Ⅲ级以上涌水状态。

干庆隧道1#斜井涌水量大、围岩差，安全风险高，被列为大西客专的重难点控制工程之一，受到大西公司、铁三院、监理站和公司内部各级领导的广泛关注。

2 防排水方案

洞内防排水方案。干庆隧道1#斜井防排水方案按平均日涌水量2200m3的136%倍3000m3设计，防排水采用“以堵为主，防、截、排相结合，因地制宜，综合治理”的原则，建立永久和临时相结合的排水系统，在洞内、洞外施工期间建永久排水泵站，并备足水泵和发电机。

2.1 完善抽排水管理制度，建立专职抽排水工班，由专职技术干部负责 针对涌水情况，项目多次组织召开专题研讨会，细化抽排水方案，并成立以集团指挥部副指挥和项目总工程师为负责人，项目工区施工队长为工班长，技术干部、安全员为副工班长的抽排水工班，项目设备部部长负责抽排水设备的管理工作，共配备22人，其中电工1名，抽水机司机6名，清淤泥12名。完善抽排水管理制度，明确责任人，并制定严格的考核奖罚制度。

2.2 加强防、堵水措施，彻底解决初支表面渗漏水 对全断面出水段落采取径向全环注浆止水措施；对股状水采取“优止水”防水喷层，在股状水周边施作临时通水管道引水、径向注浆和“立止水”封堵的股状涌水注浆堵水措施，以堵为主，减少地下水的排放。

注浆参数设计：浆液扩散半径按2m设计，注浆孔孔径52mm，按梅花型布置；孔口环向间距约200cm，孔底环向间距约280cm，纵向间距200cm；注浆材料为水泥水玻璃浆，注浆终压1～2MPa，水灰比1：1。

2.3 建立可靠的排水系统 在路面两侧设置排水侧沟，尺寸为30cm（宽）×15cm（深）；路面纵向每间隔30m设置一道横向排水槽，尺寸为20cm（宽）×15cm（深）；未开挖段纵向每间隔50m在路面左侧设置一处容积为13.5m3的大型集水箱，纵向每间隔20m在边墙左侧设置一处容积为1.5m3的小型集水坑；所有出水水流归槽、入井，然后抽排至洞外，详见干庆隧道1#斜井洞内抽排水示意图（图1）。

说明：①干庆隧道1#斜井排水方案按平均日涌水量2200m3的136%倍3000m3设计（每小时125m3），排水泵站目前设置于错车道，待斜井贯通后设置于主洞交叉口（此时所有的大型集水箱和临时集水坑均停止使用），泵站共配置4台额定流量为125m3/h，扬程为130m的水泵，排水主管道采用？准150mm和？准100mm钢管（备用）；所有出水水流归槽、入井，然后抽排至洞外，详见抽排水示意图。②在XD1+350～XD1+000段路面两侧设置排水侧沟，尺寸为30cm（宽）×15cm（深）；③在XD1+300～XD1+000段路面纵向每间隔30m设置一道横向排水槽，尺寸为20cm（宽）×15cm（深），设置里程分别为XD1+300、XD1+270、XD1+240、XD1+210、XD1+180、XD1+150、XD1+120、XD1+090、XD1+060、XD1+030和XD1+000，如遇集水井，位置可适当调整；④未开挖段纵向每间隔50m在路面左侧设置一处容积为13.5m3的大型集水箱，大型集水箱的水通过水泵抽排至泵站，大型集水箱设置里程为XD1+100、XD1+050和XD1+000，若遇出水量较大处，位置可适当调整；⑤纵向每间隔20m在边墙左侧设置一处容积为1.5m3的小型临时集水坑，在下一个大型集水井未设置前使用，将临时集水坑的水通过水泵抽排至上一个大型集水井，临时集水坑设置里程为XD1+100、XD1+080、XD1+060、XD1+040、XD1+020和XD1+000，若遇出水量较大处，位置可适当调整。

2.3.1 测定目前隧道的日涌水量约2200m3，贯通后按最大日涌水量3000m3（每小时125m3），计算、设计、确定抽排水参数。

①排水钢管管径的选择

根据水头损失计算公式：V=Q/A=Q/（πr2）

管道阻力水头损失：Hf=λ×L/d×v2/（2g）

弯道阻力水头损失：Hf=ξv2/（2g）

式中：V-流速，Q-流量，A-管路截面积，λ-系数（0.02），L-管路长度，d-管路直径，ξ-系数（1.86）。

根据表1结果，斜井采用管径150mm的钢管排水满足要求，再布设一套100mm的钢管作为备用，另外高压风水管也可作为应急备用。

②水泵的选择。泵站配备4台（使用2台，备用2台）额定流量为125m3/h，额定扬程130m，2台每小时额定流量为250m3>125m3（每小时最大涌水量2倍考虑）。

其余排水点配备WQD7-20-0.75潜水电泵（额定流量7m3/h，额定扬程20m，额定功率750w），掌子面8台，每处临时集水坑1台，每处大型集水井2台。

2.3.2 洞外排水方案 在洞外建立抽水泵站，泵站按雨季最大降雨量和隧道最大涌水量综合考虑，按2倍的抽排水能力配置水泵和发电机，确保雨季时的抽排水能力。水抽至洞外后需经过处理，达标后才能正常排放，在洞外设置沉淀池和污水处理池，在斜井便道较高位置处，建20m3钢板箱水塔，水经过处理后抽至水塔，沿乡村便道远距离接Φ200mm钢管（或Φ500mm砼管）直接排水，水管埋入地面以下50cm（冻土深度39cm），排至国道边经公路既有涵洞沿自然沟排出，需疏通自然沟排水系统约15km。埋管需征耕地4800m×3m（宽）17400m2≈26亩，疏通自然沟排水系统需征地15000m×3m（宽）45000m2≈67.5亩，Φ200mm钢管（或Φ500mm砼管）4.8Km，其中从泵站抽至水塔需Φ200mm钢管0.8Km。

Φ200mm钢管排水：需冬季保暖，埋入地面以下50cm（冻土深度39cm），管道阻力水头损失：Hf=λ×L/d×v2/（2g），Hf=78m，L=4800m，d=0.2m，得出V=1.78m/s，根据流量计算公式：Q=V×A=V×（πr2）。

每小时排水量为201m3，满足隧道每小时涌水量125m3要求。

Φ500mm砼管排水：需施作砼基座和管接头处防渗处理，根据上述公式，计算得出排水量为2360m3。

3 效果及体会

干庆隧道1#斜井具有纵坡陡、斜井长、涌水抽排困难等诸多施工不利因素，一旦发生涌突水将造成严重的后果。因此，必须加强涌突水风险管理，制定切实可行的应急预案，坚持“以排为主，排堵结合，控制洞身渗漏水”的治水原则，对已开挖段出现的渗漏水采取径向注浆的方法及时进行封堵处理，控制洞身渗漏水，减少斜井涌漏水量，降低斜井抽排水压力。加强施工期间涌水量的监测及预测，根据预计的涌水量，配备当前涌水量2～3倍抽水能力的设备，提高斜井抽排水能力。通过先进可靠的机械设备，科学合理的抽排水、注浆堵砂堵水等技术方案，严谨细致的规范操作，以及精心有序的组织管理，达到了预期的成效，大大的改善了现场的施工环境，在确保施工安全质量的前提下，加快了施工进度，使我部能够按时完成斜井，进入正洞，缓解了我部干庆隧道的工期压力。

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