東茗隧道2號(hào)斜井反坡排水技術(shù)及環(huán)境保證措施分析

高 飛

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 300350）

一、工程概況

東茗隧道2號(hào)斜井位于線路前進(jìn)方向左側(cè)，長(zhǎng)555米，綜合坡度→8.39%；與線路左線交叉對(duì)應(yīng)里程DK105+900，與線路杭州端方向平面夾角90°，采用無(wú)軌雙車道運(yùn)輸方式。

（一）自然狀況

1.地形地貌

隧區(qū)屬穿行于剝蝕丘陵區(qū)和低山區(qū)，地形起伏，多呈“V”型沖溝發(fā)育，海拔高程50～425m，相對(duì)高差30m～425m，自然坡度25°～60°。隧區(qū)內(nèi)山體多陡峭，溝谷及斜坡緩坡分布第四系土層。隧道工點(diǎn)內(nèi)沖溝內(nèi)常有水，在洞內(nèi)周圍分布有多處水塘，水塘大小與地形有關(guān)，塘大小不等，主要受地表徑流及大氣降水補(bǔ)給。

2.水文地質(zhì)特征

隧道主要穿越溝谷組成的第四紀(jì)松散堆積層分布區(qū)和丘陵組成的白堊系沉積碎屑巖基巖山區(qū)，受地質(zhì)構(gòu)造及巖性影響，地下水蘊(yùn)含能力較強(qiáng)。區(qū)內(nèi)地下水主要為第四系孔隙潛水、基巖和構(gòu)造裂隙水，主要接收大氣降水和水庫(kù)構(gòu)造裂隙通道補(bǔ)給，通過(guò)孔隙、節(jié)理裂隙由上而下聯(lián)通形成排泄通道，多數(shù)補(bǔ)給谷地等低洼處地層地下水。斜井洞身段及正洞段地下水類型主要為基巖裂隙水、基巖裂隙孔隙水，分布不均，水量一般。

3.隧道涌水量

該隧道正洞正常涌水量Q[平]＝23192.19 m3/d，雨期可能最大涌水量Q[雨]＝56594.96m3/d。2號(hào)斜井正常涌水量 645.31 m3/d，雨期可能最大涌水量 Q[雨]＝1243.27m3/d。根據(jù)設(shè)計(jì)資料顯示，斜井正洞杭州段正常涌水量3231 m3/d，雨期可能最大涌水量Q[雨]＝6717m3/d；臺(tái)州端正常涌水量2830 m3/d，雨期可能最大涌水量Q[雨]＝5415m3/d

（二）隧區(qū)氣候條件

該隧道屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，日照充足，濕潤(rùn)溫和。該地區(qū)常年平均氣溫17.2℃，最熱月平均氣溫31.4℃，極端最高氣溫44.1℃，極端最低氣溫-7.2℃，平均風(fēng)速及主導(dǎo)風(fēng)向2.7m/s/NNW，1.9m/s/ESE。冰雹災(zāi)害主要出現(xiàn)在3～8月間，為浙江省多雹中心地帶之一。隧區(qū)年平均降水量為1460.9mm，年最大降雨量2076.9mm，年均蒸發(fā)1404.8mm，降水年變化呈雙峰型且年際變化較大，即3-6月和9月為兩個(gè)多雨季，7-8月和10月至翌年2月為兩個(gè)少雨季。

二、抽排水總體施工方案

（一）排水系統(tǒng)總體方案

東茗隧道2#斜井洞口底板高程159.1188m，正洞底板高程112.5688m，兩端高差46.55米。正洞小里程為反坡，施工長(zhǎng)度2950米，抽水高差73.235m；大里程為順坡，施工長(zhǎng)度2500米，大小里程縱坡均為10‰。根據(jù)本隧設(shè)計(jì)最大涌水量、暴雨期較正常期降雨的動(dòng)態(tài)過(guò)程、斜井兩個(gè)洞口間的高差及施工供電等因素綜合考慮，本斜井計(jì)劃設(shè)三級(jí)抽排泵站。

根據(jù)該斜井設(shè)計(jì)長(zhǎng)度及設(shè)計(jì)坡度情況，結(jié)合斜井工區(qū)的正洞施工任務(wù)斜井需配備不少于13400 m3/d的抽水能力。本斜井內(nèi)設(shè)置一處臨時(shí)泵站；斜井與正洞三岔口設(shè)置一處固定泵站，接力抽排正洞大、小里程段涌水至洞外污水沉淀池；正洞大里程不設(shè)泵站，涌水沿中心水溝自排至三岔口固定泵站水倉(cāng)，由三岔口固定泵站抽排至斜井內(nèi)固定泵站接力抽出洞外；正洞小里程方向?yàn)榉雌拢鶕?jù)施工任務(wù)及線路坡度設(shè)置一處移動(dòng)泵站，掌子面至固定泵站間設(shè)置移動(dòng)泵站，抽排工作面涌水。

固定泵站設(shè)置位置不變，每一處泵站從開(kāi)始啟用一直到小里程段貫通，通過(guò)每一處固定泵站接力抽排洞內(nèi)涌水；移動(dòng)泵站設(shè)置在小里程反坡段，隨著施工工作面的掘進(jìn)隨時(shí)移動(dòng)，主要抽排工作面的出水，確保正常施工。

（二）排水系統(tǒng)設(shè)備配置范圍

為滿足正常施工要求，本斜井工區(qū)施工期間工作面配備能滿足一定抽水能力的抽水設(shè)備抽排工作面涌水，通過(guò)把工作面上的水抽排至臨近固定或臨時(shí)泵站內(nèi)接力排到洞外。同時(shí)在斜井洞口建一座污水沉淀池，抽排的隧道涌水及施工廢水經(jīng)沉淀處理后排放，防止隧道污水對(duì)周邊環(huán)境造成污染。

(三)抽排水能力配置

根據(jù)本斜井總體抽排水方案，在斜井2X03+300～2X03+325緩坡段設(shè)置一處臨時(shí)泵站，在井底正洞處設(shè)置一處固定泵站，反坡段設(shè)置移動(dòng)泵站，形成三級(jí)抽排水能力。

1.斜井洞身臨時(shí)泵站

臨時(shí)泵站設(shè)置于斜井內(nèi)水溝一側(cè)，設(shè)置位置：2X3+310，距斜井洞口245m，此段高差23.72m，臨時(shí)泵站設(shè)集水井及泵房，在斜井一側(cè)開(kāi)挖不小于7.2m×3.8m×4.28m（長(zhǎng)×寬×高）的泵房，泵房?jī)?nèi)設(shè)集水井，設(shè)置形式參照杭紹臺(tái)施隧參05-49-01～02圖，集水井尺寸不小于3.6m×3.2m×1.5m（長(zhǎng)×寬×深），泵房采用C25模筑混凝澆筑，厚度不小于20cm。斜井施工期間泵站日最大抽水量1243m3，正洞施工期泵站日最大抽水量13400m3，根據(jù)泵站設(shè)置里程至斜井洞口的高差以及能滿足日最大抽水量的需求，水泵選用功率7.5kW、揚(yáng)程25m、流量65 m3/h的污水泵，啟用1臺(tái)，檢修1臺(tái)，備用1臺(tái)，水管采用φ80無(wú)縫鋼管，設(shè)置兩路，每路長(zhǎng)280m。排水鋼管出口直接鋪設(shè)到斜井洞外污水沉淀池，經(jīng)污水沉淀池凈化處理后排放。

2.固定泵站及管路布置

固定泵站設(shè)置于臨近三岔口正洞大里程方向，設(shè)置位置：DK105++880，距斜井內(nèi)臨時(shí)泵站330m，此段高差22.85m，泵站日最大抽水量12132m3。根據(jù)泵站設(shè)置里程至斜井內(nèi)臨時(shí)泵站的高差以及能滿足日最大抽水量的需求，前期選用功率7.5kW、揚(yáng)程25m、流量65 m3/h的污水泵，啟用1臺(tái)，檢修1臺(tái)，備用1臺(tái)，水管采用φ80無(wú)縫鋼管，設(shè)置兩路，每路長(zhǎng)350m，經(jīng)臨時(shí)泵站接力抽排至洞外污水沉淀池凈化處理后排放；正洞開(kāi)挖至一定距離，根據(jù)日最大涌水量換用其他能滿足揚(yáng)程和排水量的水泵及管路，或者直接排至洞口污水處理池。

3.移動(dòng)泵站及管路布置

移動(dòng)泵站只在斜井施工期間和小里程反坡段施工期間設(shè)置，隨著掌子面的掘進(jìn)隨時(shí)移動(dòng)，泵站設(shè)置在下臺(tái)階附近，抽排整個(gè)工作面匯集水，不設(shè)集水倉(cāng)。根據(jù)斜井、正洞施工期間的掘進(jìn)長(zhǎng)度以及高差考慮，不同時(shí)期選用不同型號(hào)的抽排設(shè)備，每段配置兩臺(tái)，備用1臺(tái)。排水管道采用和不同泵型相匹配的軟管方便移動(dòng)，將水抽到就近的臨時(shí)或固定泵站排出。

4.洞外污水處理池

在斜井洞口設(shè)置污水處理池一座，設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)參照云桂鐵路圖紙施工，根據(jù)池中淤積情況，應(yīng)不定期對(duì)淤積物進(jìn)行清理并運(yùn)至碴場(chǎng)。

5.集水井設(shè)置

為不影響正常施工，正洞內(nèi)各級(jí)泵站不設(shè)水倉(cāng)，泵站直接設(shè)置在中心水溝內(nèi)，通過(guò)中心水溝匯集順坡順流水及反坡抽排水，將水接力抽排至洞外。設(shè)置泵站處的中心水溝可根據(jù)水泵及管路安裝數(shù)量、走向調(diào)整中心溝尺寸，以能滿足各級(jí)泵站的設(shè)置為宜，待取消各級(jí)泵站后按照設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)恢復(fù)中心溝（如圖1）。

斜井通道與正洞反坡段采用機(jī)械接力式排水，只在斜井通道內(nèi)的臨時(shí)泵站設(shè)置水倉(cāng)，各泵站的水倉(cāng)設(shè)置在通道內(nèi)杭州方向一側(cè)，抽水管路與水倉(cāng)同側(cè)設(shè)置，抽水設(shè)備安裝至水倉(cāng)內(nèi)。在每個(gè)水倉(cāng)位置前端的斜井通道底板上設(shè)置橫向截水溝（或碎石盲溝），截水溝與水倉(cāng)連通，截留相鄰2個(gè)泵站段（或泵站至洞口段）地面反坡水自然流至水倉(cāng)，截水溝尺寸：寬0.4m×深0.4m，溝頂鋪設(shè)直徑φ25、間距10cm的鋼筋網(wǎng)片，方便機(jī)械車輛通行。根據(jù)抽水量定期清理水倉(cāng)及截水溝內(nèi)淤泥及雜物，確保抽排水通暢。

三、環(huán)境保護(hù)措施

由于隧道施工廢水中含有大量的泥、砂和少量的油類，而且還混有隧道開(kāi)挖爆破施工炸藥爆炸后留下的少量硫磺氣味。為了減少施工廢水對(duì)自然環(huán)境的影響、保證當(dāng)?shù)睾酉档馁|(zhì)量，必須對(duì)施工廢水進(jìn)行凈化處理，處理的環(huán)節(jié)主要包括沉降泥砂、去除浮油、除嗅（見(jiàn)圖2）。

圖1 正洞內(nèi)泵站抽水示意圖

圖2 施工廢水凈化處理工藝流程圖

水量調(diào)節(jié)池：控制水的流速。

沉淀池：設(shè)置不少于三級(jí)沉淀，主要是沉砂泥。

凈化池：主要是除污水中漂在表面層的懸浮顆粒及油。凈化池旁設(shè)集油池一個(gè)，用于收集匯集的油污。

尾水池：廢水經(jīng)沉淀、除油處理，最后進(jìn)入過(guò)濾處理工序。過(guò)慮池主要是為了去除廢水中所含的少量硫磺顆粒和未能沉淀下來(lái)的細(xì)微顆粒。其主要設(shè)計(jì)通過(guò)活性炭的吸附性達(dá)到過(guò)慮效果。

施工建設(shè)必須貫徹國(guó)家環(huán)境保護(hù)政策，符合以下規(guī)定：排水應(yīng)貫徹“以防為主、以治為輔、綜合治理”的環(huán)境保護(hù)原則，根據(jù)自然條件進(jìn)行綠化、美化路容、保護(hù)環(huán)境。施工廢水、生活污水按有關(guān)要求進(jìn)行處理，不得直接排入河流和渠道。沉淀處理后方可排放，以免污染周圍環(huán)境。施工機(jī)械的廢油廢水采取隔油池等有效措施加以處理，不得超標(biāo)排放；靠近生活水源的施工，用壕溝或堤壩同生活水源隔開(kāi)，避免污染生活水源。

四、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，東茗隧道2號(hào)斜井反坡排水技術(shù)的施工，克服了施工的難點(diǎn)，確保了施工安全，提高了施工進(jìn)度，節(jié)約了施工成本，有效地保證了總體工程的質(zhì)量要求。在相同類型的隧道斜進(jìn)反坡排水施中，工具有一定的參考價(jià)值。