隧道斜井反坡抽排水技術(shù)

江志剛

（秦皇島市昌黎縣交通局工程二隊(duì)，河北秦皇島066600）

1 工程概況

新建崇禮某隧道設(shè)計(jì)為單洞隧道，設(shè)計(jì)長度12.974km，共設(shè)置4 座輔助坑道。隧址區(qū)主要穿越侏羅系上統(tǒng)張家口組噴出巖，為一套酸性及中偏堿性的火山噴出巖，主要巖性有粗面巖、流紋巖、凝灰質(zhì)礫巖及粗面安山巖，地下水發(fā)育，預(yù)測隧道正常涌水量1.1×105m3/d,最大涌水量為1.65×105m3/d。

2 反坡排水設(shè)計(jì)

針對(duì)本隧道2#斜井井長，坡度大，涌水量大的特點(diǎn)，主要排水設(shè)計(jì)方案而分為2 個(gè)階段：第一階段為未設(shè)置固定泵站前的抽排水方案，未設(shè)置固定泵站前，開挖面采用移動(dòng)水箱（9m×1.5m×1.5m）安設(shè)水泵直接抽排至洞外；第二階段為設(shè)置固定泵站后的抽排水方案，在2#斜井小里程DK35+222～DK35+134 段（88m）仰拱內(nèi)設(shè)置水倉，在水倉處設(shè)置固定抽水泵站，小里程反坡掌子面采用移動(dòng)水箱（9m×1.5m×1.5m）安設(shè)水泵直接抽排至水倉，由水倉直接抽排至洞外。

3 抽排水方案設(shè)計(jì)

3.1 第一階段排水

3.1.1 設(shè)計(jì)原則

本隧道2#斜井處于裂隙密集富水發(fā)育帶，涌水量根據(jù)現(xiàn)場涌水情況，按1 400m3/h 考慮，設(shè)備選型及配置按照涌水量的1.5 倍考慮，斜井抽排水設(shè)備、管路、電路的選型按2 100m3/h的標(biāo)準(zhǔn)來配置。在斜井掌子面設(shè)臨時(shí)積水坑直接抽排至洞外的排水方式。

3.1.2 設(shè)備選型及配置

1）抽水設(shè)備選型。2#斜井井口至井底高差為101m，泵站排水能力按照最大水量2 100m3/h 配置設(shè)備。2#斜井泵站配備MD280-43×5，250kW 多級(jí)離心泵（離心泵，功率 250kW，揚(yáng)程190m，流量 335m3/h）6 臺(tái)，MD280-43×4，200kW 多級(jí)離心泵（離心泵，功率200kW，揚(yáng)程172m，流量280m3/h）1 臺(tái)。

335m3/h×6+280m3/h=2 290m3/h＞2 100m3/h，選用 6 臺(tái) 250kW多級(jí)離心泵和1 臺(tái)200kW 多級(jí)離心泵。

2）排水管選型。水流速按3m/s，直徑300mm 排水管過水量為763m3/h，設(shè)置3 根直徑為300mm 的排水管，150mm 高壓風(fēng)管與100mm 高壓水管作為應(yīng)急排水管。

3）排水管托架選型。由于300mm 排水管質(zhì)量較大，需選用120mm 槽鋼加工托架，托架高1.6m，寬0.6m，托架橫梁間距0.4m，采用膨脹螺栓安裝，沿隧道縱向每6m 布設(shè)一個(gè)。穩(wěn)管鋼絲繩沿隧道每200m 布設(shè)2 根，每根鋼絲繩長6m。

4）電力配置。7 臺(tái)泵總功率 1700kW，故配備 1 臺(tái) 2000kV·A變壓器，另配備3 臺(tái)800kW 發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源。進(jìn)洞電纜選用70mm2的高壓銅芯電纜。

3.2 第二階段排水設(shè)計(jì)

3.2.1 水倉設(shè)計(jì)原則，水倉設(shè)備選型及配置

1）設(shè)計(jì)原則。本隧道2#斜井正洞涌水量較大，預(yù)測正洞涌水量能達(dá)到7 000m3/h，正洞抽排水現(xiàn)場設(shè)置儲(chǔ)存量大的水倉是必要的。在水倉處設(shè)置泵站，設(shè)備選型及配置按照涌水量的1.5倍考慮，斜井抽排水設(shè)備、管路、電路的選型按10 500m3/h 的標(biāo)準(zhǔn)來配置。正洞大里程方向和平導(dǎo)大里程方向?yàn)轫樒屡潘ㄟ^邊墻預(yù)留排水溝，引入水倉；正洞小里程方向平導(dǎo)和正洞為反坡排水，掌子面設(shè)積水坑，反坡抽排水至水倉處，通過水倉抽排水出洞外[1]。

2）水倉處抽水設(shè)備選型。2#斜井井口至井底高差為101m，泵站排水能力按照最大涌水量10 500m3/h 配置設(shè)備。2#斜井泵站配備COS300-700A 雙吸泵（雙吸泵，功率1 250kW，揚(yáng)程150m，流量 2 000m3/h）3 臺(tái)（用 2 備 1），MD450-60×3 多級(jí)離心泵（功率 355kW，揚(yáng)程 180m，流量 450m3/h）10 臺(tái)（用 10 備 5），MD280-43×4 多級(jí)離心泵（功率200kW，揚(yáng)程172m，流量280m3/h）12 臺(tái)（用 8 備 4）。

2×2 000m3/h+10×450m3/h+8×280m3/h=10 740m3/h＞10 500m3/h，選用 2 臺(tái) 1 250kW 的雙吸泵、10 臺(tái) 335kW 和 8 臺(tái) 200kW 多級(jí)離心泵。

3）排水管選型。水流速按3m/s，直徑300mm 排水管過水量為763m3/h，需設(shè)置14 根直徑為300mm 的排水管，150mm高壓風(fēng)管與100mm 高壓水管作為備用排水管。

4）排水管托架選型。由于直徑300mm 排水管質(zhì)量較大，需選用120mm 槽鋼加工托架，托架高1.6m，寬0.6m，托架橫梁間距0.4m，采用膨脹螺栓安裝，沿隧道縱向每6m 布設(shè)一個(gè)。穩(wěn)管鋼絲繩沿隧道每200m 布設(shè)2 根，每根鋼絲繩長6m。

5）電力配置。水泵總功率7 650kW，配備2 臺(tái)2000kV·A變壓器、4 臺(tái)1 000kV·A 變壓器，配備 10 臺(tái) 800kW 發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源。進(jìn)洞電纜選用2 根70mm2的高壓銅芯電纜。

3.2.2 反坡排水掌子面設(shè)備選型及配置

2#斜井正洞小里程方向和小里程平導(dǎo)根據(jù)設(shè)計(jì)提供的水文、地質(zhì)，涌水量按照1 000m3/h 考慮，現(xiàn)場采用反坡排水。設(shè)備選型及配置按照涌水量的1.5 倍考慮，斜井抽排水水設(shè)備、管路、電路的選型按1 500m3/h 的標(biāo)準(zhǔn)來配置。在掌子面設(shè)置臨時(shí)集水坑，隨著開挖集水坑逐步前移，抽排水至水倉。

1）掌子面抽水設(shè)備選型。正洞掌子面至水倉距離高差較小，坡度為3%，揚(yáng)程很小。泵站排水能力按照最大涌水量1 500m3/h 配置設(shè)備。掌子面移動(dòng)泵站配備MD280-43×4 多級(jí)離心泵（功率200kW，揚(yáng)程172m，流量280m3/h）12 臺(tái)（用6 備 3）。

6×280m3/h=1 680m3/h＞1 500m3/h，選用 6 臺(tái) 200kW 多級(jí)離心泵。

2）排水管選型。水流速按3m/s，直徑300mm 排水管過水量為763m3/h，設(shè)置2 根直徑為300mm 的排水管，150mm 高壓風(fēng)管與100mm 高壓水管作為備用排水管。

3）排水管托架選型。由于直徑300mm 的排水管質(zhì)量較大，需選用120mm 槽鋼加工托架，托架高1.6m，寬0.6m，托架橫梁間距0.4m，采用膨脹螺栓安裝，沿隧道縱向每6m 布設(shè)一個(gè)。穩(wěn)管鋼絲繩沿隧道每200m 布設(shè)2 根，每根鋼絲繩長6m。

4）電力配置。水泵總功率1 200kW＜2 000kW，配備1 臺(tái)2 000kV·A 變壓器、配備2 臺(tái)800kW 發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源。進(jìn)洞電纜選用2 根70mm2的高壓銅芯電纜。

4 結(jié)語

斜井施工階段通過設(shè)置移動(dòng)泵站結(jié)合后期修建的斜井泵站，開始正洞施工后結(jié)合井底泵站和反坡掌子面的臨時(shí)泵站，很好地解決了現(xiàn)場反坡排水問題，為隧道的順利施工提供了有力的保障。