長大縱坡特長公路隧道反坡排水施工技術

王宏權

摘 要：以鴻圖特長隧道為依托，介紹了長大縱坡反坡排水施工技術，基于設計補勘成果，合理確定了排水系統及管路，總結了施工過程的主要安全技術保障措施，為今后粵東山區長大縱坡高速公路隧道反坡排水施工提供了借簽和參考。

關鍵詞：長大縱坡;特長隧道;反坡排水;施工

中圖分類號：U453.6 文獻標識碼：A

0 引言

近年來，隨著公路建設熱潮和施工技術的不斷發展，高速公路的建設里程和規模也不斷突破。山區高速公路因地勢起伏不平，山地、丘陵發育，常常需采用越嶺隧道方案，雖具有減少爬山高度，縮短路線長度，改善行車條件等優點，但也遇到了新的挑戰，如長大縱坡、單向縱坡、施工需反坡排水等。徐昕[1]介紹了長斜井大縱坡反坡排水技術，趙宇[2]依托大臨鐵路紅豆山隧道2號斜井提出基于水量監測和限量排放的分階段反坡排水技術，任惠翔[3]介紹了雙悅嶺隧道反坡排水施工方案，陳建光[4]以六威高速公路雞冠山隧道涌水治理工程實例，探討了巖溶長大隧道排水系統優化設計，趙興華[5]研究了反坡排水技術在長砂巖地質隧道穿越斷層富水破碎帶施工中的應用情況，高飛[6]分析了東茗隧道2號斜井反坡排水技術及環境保證措施，賈鋒[7]基于華麗高速公路營盤山隧道1號斜井，研究了斜井反坡排水施工技術。但對于山區長大單向縱坡特長公路隧道反坡排水方案探討的不多。

本文以鴻圖特長公路隧道為依托，針對近5 km的單向2%的長大縱坡隧道方案，基于補勘成果，介紹了出口端施工期反坡排水方案，為今后粵東山區類似項目提供了借鑒。

1 工程概況

鴻圖特長隧道全長6.34 km，為雙向4車道高速公路隧道，設計速度100 km/h，是大豐華高速豐順至五華段關鍵控制性工程。隧道設計有4.9 km、坡度為2%的單向縱坡，最大埋深約740 m，地面標高245～1 060 m，相對高差約815 m，出口端設豎井1處，井深298 m;出口段主要為反坡施工，反坡排水施工長度2 km。

隧道穿越蓮花山大斷裂構造帶，隧址區18條各期次斷裂構造縱橫交錯，呈棋盤網格狀迭織，隧道洞身穿越6條長大富水低阻異常帶位于蓮花山大斷裂區域內，斷裂帶分布多，并有多條斷裂與線位相交通過，地層巖性主要為侏羅系安山玢巖、燕山期花崗巖，隧址區處于榕江和韓江兩大水系分水嶺位置，區域匯水面積大，沿線水系發育，徑流條件復雜多變，同時洞頂分布揭嶺飛泉水庫和黃棉湖水庫，水文地質及工程地質條件復雜。隧道線路平面圖及隧址區構造斷裂分布圖詳見圖1和圖2。

2 總體方案及設備選型

根據設計補勘報告，預測鴻圖特長隧道反坡段正常用水量左洞為19 913.65 m3/d，右洞為20 384.61 m3/d，因此鴻圖隧道反坡排水能力按單線涌水量40 000 m3/d進行設計計算。

2.1 總體方案

采用機械抽排水，已施工路段滲（涌）水經側式排水溝匯集至臨時集水井或固定泵站內，掌子面采用移動式大流量低揚程潛水泵抽排至就近泵站或臨時集水井內，臨時集水井內的水通過水泵抽排至上一級固定泵站，多級接力將洞內積水抽排至變坡點，經沉淀處理后集中排放。抽水系統按2套工作+2套應急備用配備。考慮排水管壓力和緊急停車帶間距，盡量減小揚程，兩級固定泵站間距按560 m考慮。

2.2 抽水設備選型

水泵抽水能力按正常涌水量的1.2倍設計，基于40 000 m3/d的單線涌水量，固定泵站間選擇管徑為φ=300 mm，布置兩道管路?？紤]移動水泵重量及操作難易程度，掌子面到臨時集水井之間選擇多道φ=200 mm軟管，臨時集水井到固定泵站之間布置多道φ=200 mm管徑鋼管進行抽排水。同時，預置一條備用應急檢修管路。

考慮反坡坡度為2%，計算揚程為50.1 m，并綜合考慮能耗、電機功效及安全性等，計算電機功率為121.8 kW，現場選取132 kW的合金耐磨葉片離心泵。掌子面附近根據涌水量采用7.5 kW、15 kW、22 kW、42 kW低揚程、大流量的水泵組合使用。

3 排水系統及管路

根據洞內最大水量情況，排水管路尾端布設至反坡排水最高點后再向出口端延長20 m，水通過順坡流出洞外。管路前端盡量向前布設，距掌子面約30 m。突發較大涌水時采用備用管路和高壓風管作為應急排水管路。

3.1 固定泵站

按560 m間距布置在隧道一側，尺寸為11.5 m（長）×4.16 m（寬）×1.5 m（深），容量72 m3，泵站開挖后，立模澆筑溝底、溝壁C25混凝土，頂部用I32雙拼工字鋼作為骨架+鋼板覆蓋，作為行車通道。泵站內設置4臺132 kW離心泵，2用2備。

3.2 臨時集水坑

二襯臺車與掌子面之間布置集水坑，尺寸為8 m（長）×2 m（寬）×1.5 m（深），容量24 m3，間距約50 m，隨著整平層向前施工，臨時集水坑也向前移動。

3.3 電力系統

采用“雙回路”供電系統，左洞洞口設置2臺500 kW發電機作為備用電源，停電時1臺500 kW發電機到左線500 kVA變壓器，1臺500 kW發電機到800 kVA變壓器，將發電機反高壓的電路接入高壓環網柜從而高壓進入洞內箱式變壓器。

4 安全技術保障措施

（1）開展從業人員技術和操作培訓，針對一些技術特點和操作要領作重點講解并現場示范。

（2）對用電的排水設備要確保電路安裝的正確，檢查轉向是否正確;設置接地裝置及標志，要嚴格按照安全用電方案辦理，做到一機一閘一漏。

（3）固定泵站，揚程均較大，水壓也較大，管路上均配置止回閥，以防發生水錘現象，造成電泵損壞。

（4）電泵的冷卻，采用下一個泵站抽上來的水直接澆至排水電泵上進行冷卻。

（5）針對隧道施工的特點，施工人員對隧道內排水溝及集水坑內污泥雜物要及時清理，對管路要定期檢查維修，定期的用清水進行沖洗。

（6）在集水泵進水口包裹鐵窗紗，同時把水泵（工作面移動式）或進水口放在竹筐內，可以防止污泥及雜物的進入而發生堵塞。

（7）當水位下降超過底座，間歇出水時，應立即停機進行檢查;運行一定時間后，須進行維護保養。及時地進行保養和維修是確保設備正常運轉的必要措施。

（8）對隧道內的抽水設備要定期進行安全檢查，并派專人負責管理，做到24小時輪流值班，建立嚴格值班管理制度。

（9）對易損的排水設備及管配件要有必要的儲備和供應上的保障。

5 小結

本文以鴻圖特長隧道為依托，總結了長大縱坡反坡排水施工思路和總體方案，基于設計補勘成果，確定了排水系統及管路，總結了施工過程的主要安全技術保障措施，為今后粵東山區長大縱坡高速公路隧道反坡排水施工提供了借簽和參考。

參考文獻：

[1]徐昕，紀鴻朋，徐帥軍，等.長斜井施工期大縱坡反坡排水技術研究[J].公路交通科技（應用技術版），2020

（7）：40-43.

[2]趙宇，全斐，沈家君，等.基于限量排放的大坡度富水隧道反坡排水技術[J].中國鐵路，2020（12）：195-202.

[3]任惠翔.雙悅嶺隧道反坡排水施工方案[J].工程建設與設計，2020（1）：150-152.

[4]陳建光，高向東.公路富水巖溶長大隧道排水系統優化設計探討[J].西部交通科技，2019（10）：83-85+119.

[5]趙興華.特長砂巖地質隧道穿越斷層的富水破碎帶反坡排水施工技術研究[J].工程建設與設計，2019（18）：192-193.

[6]高飛.東茗隧道2號斜井反坡排水技術及環境保證措施分析[J].太原城市職業技術學院學報，2019（5）：190-191.

[7]賈鋒.山嶺特長隧道斜井反坡排水施工技術[J].公路，

2018（7）：347-351.