山嶺隧道反坡排水施工技術

王超

摘 ?要 ?山嶺隧道反坡排水施工技術，必須根據設計要求以及現場實際情況，從人、機、料、法、環五個方面，進行反坡排水的施工布置及設備選用等，從而保證隧道正常施工。

關鍵詞 ? 反坡排水 ? 施工布置 ? 設備選用

1 ?工程概況

興延高速公路是北京市區與延慶縣新建高速公路，是北京市延慶縣舉辦2019年（A1級）世界園藝博覽會重點配套工程，形成了北京至延慶第二高速通道，也成為京藏高速公路的復線高速，還是北京市和張家口市聯合舉辦2022年冬奧會的重要保障工程。興延高速公路起點在西六環，向北經過昌平到達延慶，全程42.204公里。

石峽隧道地跨北京市昌平區和延慶縣，進口里程K30+364.5;出口里程K36+111，隧道雙線全長11625.5m（左線長5746.5m，右線長5879m），我部承擔施工起始于K32+320，由豎井、1#、2#、3#斜井至石峽隧道出口施工，施工左線長度3791m，右線長度3867m。

以北京興延高速公路工程石峽隧道3#斜井段為例，3#斜井縱向最大坡度--10%，斜井斷面面積46.03m2，全長791.7米，高差64.847米，正洞縱向最大坡度--2%，正洞斷面面積144.6m2，全長998米，高差19.76米，隧道內存在地下水、孔隙水、基巖裂隙水等不良地質條件，應采用反坡排水的方式進行排水作業。

2 ?技術準備及要求

2.1 ?技術準備

（1）隧道開工前，需認真核對設計圖，反坡排水投入的設備額定抽排水量比最大涌水量富余一定系數。

（2）將抽排水納入施工工序管理。

（3）排水系統組建專門的工班組操作、維護、管理。

（4）做好停電時的應急排水預案。

（5）抽水設備的選型及采購。抽水設備型號的確定要通過對洞內水的成分組成化驗外，主要還有砂石、泥漿等成分，污水泵考慮選用高效耐磨渣漿泵。

2.2 ?技術要求

（1）配備水泵的排水能力應大于排水量的20%以上，并應一用一備，便于檢修、維護。

（2）工作泵和排水管的排水能力，應能在20h內排出24h的隧道設計涌水量。

（3）排水方式可根據距離、坡度、水量和設備等情況選用排水水溝或管路，按一次或分段接力的方式將水排出洞外。

（4）隧道較短時，可在開挖面附近設置集水坑，安裝水泵，將水一次送出洞外。

（5）集水坑（箱）的容積按實際排水量確定。

3 ?設備、材料設置表

反坡排水設備表見表1，反坡排水材料表見表2。

4 ?排水系統設置

4.1 ?施工工藝流程圖

見施工工藝流程圖1

4.2 ?施工程序

在洞口設置沉沙池保證排水無污染→設置φ200鋼管道并連接緊密（冬施要做好管道保溫）→斜井K0+700處設置一級集水箱→斜井進入正洞后，并在5#車行橫通道（左線位置）ZK34+480處設置二級集水箱→右線YK34+200處設置二級集水箱→在各仰拱處設置三級集水坑并設警戒標志→各掌子面設置四級集水坑。

4.3 ?洞口沉淀池設置

隧道內污水主要含有砂石、泥漿等成分，為保證水質滿足污水排放相關規范要求，在洞口設置沉淀池（見沉淀池平面布置圖2），將洞內污水凈化后排放;

沉淀池的容積應滿足停留30min廢水量（即污水停留時間在30min以上）。沉淀池深度在1～1.5m內，長寬尺寸可根據工程情況與工地用地情況確定，出水口應設置隔柵阻隔異物，上蓋防護欄以防發生意外。

沉淀池（見示意圖3）包括進水區、沉淀區、緩沖區、污泥區和出水區五個部分。進水區和出水區的作用是使水流均勻地流過沉淀池，避免短流和減少紊流對沉淀產生的不利影響，同時減少死水區、提高沉淀池的容積利用率;沉淀區也稱澄清區，即沉淀池的工作區，將可沉淀顆粒與廢水分離。

4.4 ?確定排水設備

根據隧道長度確定排水方式采取機械接力式抽排。即在隧道內設置移動泵站，沿隧道設置抽水管道，再由設計圖確定正常涌水量和最大涌水量，通過最大涌水量計算出額定流量，最后結合揚程確定水泵型號，以興延高速公路石峽隧道3#斜井段反坡排水施工為例：

石峽隧道3#斜井縱向最大坡度為-10%，斷面面積46.03m2，全長791.7m，高差64.847m;正洞縱向最大坡度為-2%，開挖斷面面積144.6m2，全長998m，高差19.76m，正洞掌子面至斜井排水口處最大排水距離為1326.7m，高差在54-74m之間;排水設備揚程滿足設計需要（詳見表4-1）。

石峽隧道正洞設計最大涌水量為5620m3/d，石峽隧道正洞經現場試驗涌水量為260-520m3/d，分四級排水，每級排水設備流量滿足最大涌水量設計要求。

4.5 ?排水集水箱（坑）布置

泵站集水箱容量按5min最大涌水量考慮，集水箱布置需考慮水泵揚程及排水時水力損失等因素，并結合現場施工條件，可適當調整（見排水布置圖4）。

集水箱尺寸：5min最大涌水量為19.5m3，集水箱尺寸為 ，采用5mm厚鋼板自制而成，滿足設計要求。

一級集水箱位置：一級集水箱可設置在斜井內，距洞口最遠距離790m，高差64.85m，水泵所需揚程 ，水泵揚程180m滿足設計要求。

二級集水箱位置：二級集水箱可設置在距一級集水箱最遠1000m處，高差20m，水泵所需揚程 ，水泵揚程135m滿足設計要求。

仰拱集水坑（三級）位置：仰拱集水坑可設置在距二級集水箱最遠250m處，揚程5m，水泵所需揚程 ，仰拱集水坑水泵揚程40m滿足設計要求。

掌子面集水坑（四級）位置：掌子面集水坑可設置在距仰拱集水坑最遠90m處，揚程1.8m，水泵所需揚程 ，掌子面集水坑水泵揚程30m滿足設計要求。

4.6 ?排水管道選擇

排水管路直徑：一、二級排水管采用φ200鋼管，三、四級排水管采用φ75PE管及φ75軟管相連，流速按2.74m/s計算，每小時過水量為 ，大于最大涌水量 ，排水管滿足設計要求。

5 ?計算依據

5.1 ?選用MD155-30X6型泵依據

斜井輸送距離790m，斜井最大坡比為-10%，高差64.85m，使用φ200mm的管路，管路長度損失10%，在流量 ，管路損失計算過程如下：

6 ?總結

在隧道施工中，隧道內易出現隧道出水等不良地質條件，且針對特長隧道，常采用斜井施工來加快工期、進度。因此，山嶺隧道反坡排水施工，對保證隧道正常施工的有著重要影響。

根據設計要求及現場實際情況，在反坡排水施工中，要明確排水方式，計算出最大涌水量、正常涌水量、排水高差、輸送距離等重要參數，以及分級排水中設置集水箱（坑）位置的合理性。使水泵選用具有高效性、經濟性、安全性。即提高經濟效益，又滿足了施工需求。

參考文獻

[1] ?《公路工程技術標準》（JTGB01-2014）

[2] ?《公路隧道設計規范》（JTGD70-2004）

[3] ?《公路工程施工安全技術規程》JTJ076—95

[4] ?興延高速公路工程施工圖設計

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