淺談隧道反坡排水施工技術

文/高宇 中交一公局第四工程有限公司 廣西南寧 530031

1、引言

隧道區地處廣西中東部，南嶺山脈大瑤山山脈南麓，屬剝蝕中低山地貌，山體連綿起伏，地形起伏較大，地面高程在205～617m之間，相對高差412m，自然斜坡坡角一般為35～60 °，多覆蓋第四系殘坡積粉質粘土。山體間沖溝較發育，沖溝切割較深，多呈狹長條帶狀分布，覆蓋第四系沖洪積漂石、滾石等。山上植被以松木、杉樹、桉樹和雜草為主。隧址區主要的地表水體為六夏沖溝以及各溝谷的泉水、地面流水匯合后行成的溪流。最大涌水量為K65+060-K65+500 處，為17198m3/d。

圖1 隧道出口端平面圖

圖2 隧道出口端縱斷面圖

2、施工組織

2.1 便道設計

標段施工范圍內現有等級公路主要為X341、X201、X195 縣道、217 鄉道、218 鄉道，其它道路為鄉間水泥路和土路。部分工點無道路到達，需新建臨時施工便道。

表1 主要施工便道情況表

經初步勘察，標段內擬設置5 條主要橫向、縱向貫通施工便道，均與縣道201 相接2 條新建引入便道，與218 鄉道相連接。便道總長32.54Km,其中新建便道6.2Km，改擴建便道17.14km，利用便道9.2km。

2.2 人員、設備配置

見表2、表3

2.3 施工方案綜述

反坡排水總體方案：掌子面附近（仰拱端頭）設臨時集水井，將地下水及施工用水抽至移動泵站(2 ×9 ×3 ×3)內，再由移動泵站抽至邊墻固定排水管內排出洞外,移動泵站每隔400 米設置一級。洞口統一設置沉淀池分級沉淀達標后排放。其中，主要大的涌水段落有一段YK65+060—YK65+500 段，根據主洞施工縱坡每隔400 米左右設置移動泵站，主洞段每洞設4 級，每級移動泵站設大抽水泵2 套，抽水一套，備用一套，抽水泵站按設計最大涌水量配置，每個泵站單獨抽出洞外經3 級沉淀、凈化后排放。已二襯段通過隧道中心水溝將水引至泵站集中排出，工作面設移動式、智能抽水站抽至洞外。形成完整的抽水系統。

表2 反坡排水班組人員配置表

表3 反坡排水設備配置表

圖3 隧道反坡排水示意圖

3、施工工藝

3.1 工藝原理

移動式排水泵站的施工原理是根據坡度、水量和設備情況布置管路和排水泵站，采用沿隧道前進方向左側在新澆筑的二襯區域設置一處2 ×9m ×3m ×3m 的鋼水箱作為泵站，在每個泵站旁中心水溝處設置1 個集水坑（深2m ×長3m×寬2m），對于隧道掌子面和其余已施工地段隧道滲(涌)水經隧道內側水溝、中心水溝自然匯集到臨時集水坑內采用小集水泵抽到泵站的集水箱內，再用大功率的固定泥漿泵將泵站內的積水經排水管路分級抽排至洞外，經污水處理池處理后排放。

3.2 施工工藝流程

見圖5

（1）掌子面前期開挖在400m 范圍之內時

反坡排水方案：利用移動式污水泵，將掌子面匯集的地下水抽排至二襯端頭移動水箱內，通過污水泵抽排至洞外三級沉淀池，經過沉淀后排放至指定地點。如下圖流程所示：

掌子面設臨時積水坑→二襯端頭移動泵站（162m3 移動水箱（2 ×9m ×3m ×3m）→洞外沉淀池，

移動泵站擬采用三臺低揚程大流量污水泵逐級抽排水至洞外沉淀池，設備型號暫定為：200WQ350-40-75 型污水泵，流量350m 3/h，揚程40m，功率75Kw，作為主水泵，根據施工期間水量的大小調整。

（2）掌子面開挖離出洞口400m 到800m范圍之內時。

排水流程圖：掌子面臨時積水坑→二襯端頭移動泵站→400m 處的1 號泵站→直接抽排至洞外;此階段涌水量隨時可能加大，備用水泵儲存至附近。

（3）掌子面開挖離出洞口800m 到1200m范圍之內時。

排水流程圖：掌子面臨時積水坑→二襯端頭移動泵站→800m 處的2 號泵站→400m 處的1 號泵站→直接抽排至洞外。

（4）掌子面開挖離出洞口1200m 到1600m 范圍之內時。

排水流程圖：掌子面臨時積水坑→二襯端頭移動泵站→1200m 處的3 號泵站→800m 處的2 號泵站→400m 處的1 號泵站→直接抽排至洞外;此階段涌水量隨時可能加大，備用水泵儲存至附近。

3.3 集水坑設置

圖4 施工布置圖

圖5 工藝流程圖

工作面上臺階積水采用在就近掌子面處開挖一處2 ×2 ×2m 的臨時集水坑，匯集掌子面處的隧道涌水和施工用水，臨時集水坑距離掌子面5～6m，距離上臺階拱腳位置2～3m，臨時集水坑中匯集的水采用移動式潛水泵抽至排水泵站內（水泵站集水箱采用9x3x3 的鋼水箱，鋼水箱設置兩個放置于已澆筑的二襯處）。下臺階采用隧道開挖形成的天然小型集水坑人工配合移動式潛水泵及時抽至排水泵站內。無仰拱段在隧道仰拱末端利用隧道中央排水溝形成的天然集水坑匯集隧道其余已施工地段隧道滲(涌)水經隧道內側溝和中央排水溝流過來的水，并用移動式潛水泵及時抽至排水泵站內（水泵站集水箱采用9x3x3 的鋼水箱，鋼水箱設置兩個放置于已澆筑的二襯處）。有仰拱段利用仰拱開挖出的坑作為臨時集水坑，匯集仰拱段的涌水，并用移動式潛水泵及時抽至排水泵站內（水泵站集水箱采用9x3x3 的鋼水箱，鋼水箱設置兩個放置于已澆筑的二襯處），水泵站的集水箱統一放在隧道前進方向左側，兩個水箱之間通過400mm 無縫鋼管連接，對隧道的污水進行粗略沉淀。水泵站內的污水采用200WQ3500-40-75 的大型污水泵抽排至洞外（當隧道開挖距離過長單個污水泵的壓力無法將污水排至洞外時，采用在中間增加一個型號為GW200-400-30-45 的污水增壓泵，將隧道集水箱中的污水一次性抽出洞外）。現場施工時一定注意防止隧道拱腳位置積水。

3.4 移動式泵站設置

移動式泵站設在已澆筑的二襯處，靠近仰拱位置，靠隧道前進方向左側設置一處2 ×9m ×3m ×3m 的鋼水箱作為泵站（泵站隨二襯往前推進），用于收集隧道臨時涌水和施工用水，400 米設置一級，共四級。

3.5 抽水機設置

按設計最大涌水量考慮排水能力，選用大流量、低揚程抽水機，設備分階段投入。選用200WQ350-40-75 型污水泵，流量350m 3/h，揚程40m，功率75Kw，作為主水泵，負責將水泵站收集到的水統一排放到洞外；選用GW200-400-30-45 型污水增壓泵，流量400m3/h，揚程30m，功率45Kw，作為水泵站到洞外的增壓設備；選用200WQ400-30-45 型污水泵，流量400m 3/h，揚程30m，功率45Kw 作為應急排水泵；掌子面處活動泵站選用WQL-100-10-7.5 型潛水泵，排水能力為100m3/h，揚程10m，功率為7.5Kw，數量根據掌子面的水量配備，施工中不少于18 臺。使用3 臺、備用3 臺。

3.6 洞外增加防水、防汛及防山洪措施

（1）在隧道出口做好排水設施，永臨結合，做到排水暢通，并在洞口增加截水橫溝，防止地表水和施工排水倒灌進洞。根據洞口水量情況可適當加大橫溝斷面并在溝頂加蓋鐵篦子，做到排水和行車互不影響。雨季少量的地表水進洞立即啟動排水系統防止隧道積水。

（2）對隧道出口附近的水流及地勢情況加以調查，并對洞口100m 范圍以內可能對隧道施工造成影響的河道溪流，在雨季加以監控，必要時設專人值班，及時掌握汛情，并制定相應的應急預案，在洞外增加防洪措施，儲備必要的防洪物資，在必要時封堵洞口，以防止山洪倒灌進洞。

（3）對隧道出口上方的山坡、山谷等地貌情況加以調查，及時發現隧道洞口上游山谷及坡頂的積水情況，防止在雨季出現堰塞湖及“洞頂湖”等情況，發現時做到及時疏導排放，以防止發生山洪突發危及隧道安全施工。

結論：

對于涌水量較大且坡度限制不便排水的隧道，隧道內積水過多易導致觸電、溺水等安全事故，且初支、仰拱施工完成后，積水浸泡對混凝土質量造成影響。

大涌水量、反坡隧道通過設置分級移動式泵站，采用接力排水的方式可以完成隧道的反坡排水施工，即保障了施工安全，又有效保障了隧道施工質量。