三棱山隧道斜井反坡排水技术交底
1编制依据和编制范围 (2)
1.1编制依据 (2)
1.2编制范围 (2)
2工程概况 (2)
2.1设计情况 (2)
2.2工程地质情况 (2)
2.3水文地质条件 (3)
3主要排水方案 (3)
3.1总体方案 (3)
3.2 主要的排水系统方式 (4)
3.3本工程拟采用的主要排水方案 (5)
3.4排水系统 (6)
4劳动力布置（见表二） (7)
5各项保证措施 (8)
5.1组织管理保证 (8)
5.2安全技术保障措施 (8)
5.3电力保证措施 (9)
6应急预案 (9)
1编制依据和编制范围
1.1编制依据
（1）三棱山隧道线路纵断面图。
（2）斜井及承担正洞施工情况及进度安排。
（3）项目部架子二队现有的劳动力、施工机械设备。
（4）招投标文件、国家、辽宁省相关法律与规定。
1.2编制范围
三棱山隧道斜井1斜5+95～1斜0+00和斜井承担正洞DK496+345～DK499+485段总体排水方案。
本方案的目的是排除施工中出现的掌子面积水，减小积水对施工的影响，保障施工进度和人员安全。
2工程概况
2.1设计情况
三棱山隧道位于辽宁省阜新市阜新蒙古自治县紫都台乡南部。进口位于东台子村东北侧约800m，隧道出口位于下乌兰木头村。隧道起止里程为DK493+415～DK502+303，为双线隧道，线间距5.0m，全长8888m，隧道全部位于直线上；隧道内设“人”字坡，隧道进口至DK496+950为4.8‰的上坡；DK496+950至DK502+250为6‰的下坡，DK502+250至DK502+303为0‰的平坡。隧道的最大埋深约为217.56m。
三棱山隧道斜井长595m，与正洞左线相交里程为DK498+000，夹角为41°，斜井井口底板顶面标高为340.2619，1斜5+95～1斜5+10，1斜4+85～1斜2+85，1斜2+60～1斜0+60的坡度为7%，1斜5+10～1斜4+85，1斜2+85～1斜2+60，1斜0+60～1斜0+00的坡度为3%。1号斜井承担着隧道正洞DK496+345～DK499+485段合计3140m施工及斜井自身施工任务。隧道斜井及斜井大里程方向为反坡排水施工。
2.2工程地质情况
三棱山隧道位于低山丘陵区，地貌为基岩缓坡及冲沟，地形起伏不大。
隧道范围穿越地层较复杂，进口为第四系上更新统坡洪积（Q[3](dl+pl)）粉质黏土夹粗角砾土；洞身范围多为侏罗系上统吐呼噜组（J[3t]）凝灰岩夹凝灰质砂页岩，其中DK496+717～DK496+867为凝灰质角砾岩和断层泥，DK498+529～DK499+300为凝灰质角砾岩，DK499+610～DK501+475为白垩系侵入体（α[5](2-3)）安山岩。出口为第四系上更新统坡洪积（Q[3](dl+pl)）粉质黏土、细角砾土。山涧沟谷局部分布第四系全新统坡洪积（Q[4](dl+pl)）堆积层。
2.3水文地质条件
⑴地下水类型
三棱山隧道地下水类型主要有第四系孔隙潜水及基岩裂隙水。第四系孔隙潜水主要分布于冲沟河道中，以浅部为主，含于碎石类土中，水位和水量受季节降雨量影响明显。基岩裂隙潜水分布较广，以浅部为主，含于基岩风化带、风化裂隙及构造节理裂隙中，水位和水量受季节降雨量影响明显。
⑵地下水的补给、径流与排泄
三棱山隧道地下水主要由大气降水等入渗补给。地下水的流向与地形基本一致，总的方向是自东南向西北流动，水力坡度较大，隧道区径流条件良好。
三棱山隧道地下水排泄方式主要有以下几种：蒸发排泄和地下径流排泄。地下径流为其主要排泄方式，蒸发为本区普遍的重要排泄方式之一。
隧道上方村庄生活及生产用水主要采用人工井取水，主要取自浅部基岩裂隙水，水量较小。
⑶地下水的侵蚀性
DK493+420～DK500+100段地下水无侵蚀性;DK500+100～DK502+303段地下水具化学侵蚀性,环境作用等级为H1级。具氨盐侵蚀性,环境作用等级L1。具盐类结晶侵蚀性,环境作用等级为Y2。
⑷隧道设计涌水量
斜井1斜5+21～1斜5+95正常涌水量80m3/d，最大涌水量300m3/d；斜井1斜0+00～1斜5+21正常涌水量40m3/d，最大涌水量1200m3/d（2014年10月27日斜井出现最大涌水量约1500 m3/d，里程：1斜1+20，对施工造成了重大干扰）；正洞DK496+183～DK497+830正常涌水量1300m3/d，最大涌水量5379m3/d；DK497+830～DK498+580正常涌水量488m3/d，最大涌水量1241m3/d；DK498+580～DK499+698正常涌水量900m3/d，最大涌水量5366m 3/d。
3主要排水方案
反坡施工即向洞内施工前进方向为下坡，洞内水向工作面汇集，需要及时抽排，以防止施工掌子面水积聚过深，影响隧道围岩的稳定和危及隧道施工的机械设备及施工人员的安全，影响正常的施工生产。由于三棱山隧道斜井及斜井大里程方向为反坡隧道施工，设计中出水量大，岩层稳定，为确保施工安全，我项目部建立有效的排水设施，以防在施工中因反坡排水困难，或突水等危及施工安全，影响施工进度。
3.1总体方案
反坡排水，需采用机械排水，设置多级泵站接力排水，工作面积水采用移动式潜水泵抽至就近泵站或临时集水坑内，其余已施工地段隧道渗（涌）水经隧道内侧沟自然汇集到临时集水坑内或泵站水池内，由固定排水泵站将积水经排水管路抽排至上一级排水泵站内，如此由固定式排水泵站接力将洞内积水抽排至洞外，经污水处理池处理后排放，固定式排水泵站水仓容量按5min涌水量（最大设计量）设计，并考虑施工和清淤方便综合确定；临时集水坑根据汇水段汇水量大小确定。工作水泵按使用5台，备用1台，检修1台配备，针对隧道涌水量大时要适当增加工作水泵；同时为防止突水，设置利用高压风管作为1套应急排水系统。
3.2 主要的排水系统方式
洞内反坡排水方式，根据坡度、水量和设备情况布置管路和排水泵站，一次或分段接力排出洞外。根据本隧道的实际情况，拟在施工中采用的反坡排水系统布置方式有两种：
3.2.1 集水坑接力式反坡排水
对坡度较大隧道施工对排水电机扬程要求相对较高，所以采用集水坑反坡道排水方式，在隧道施工过程中分段开挖反坡排水沟，在每一段的终点开挖集水坑，设抽水机一台，把积水抽至最后一段反坡，最后一个抽水机将积水排除洞外，采用接力的方式将水抽至洞外。如图1：
LK-集水坑间距 is-线路坡度
图1 集水坑接力式反坡排水方式
3.2.2 长距离管道配合小集水泵收集式反坡排水
对坡度较缓的隧道反坡道施工排水，适合采用较长距离开挖固定式集水坑作为泵站，用小集水泵将开挖面的积水抽到最近的集水坑内，再用大功率的泥浆泵通过排水管道将水排到洞外。如图2：
洞内平面布置示意图
图2 长距离采用的反坡排水方式
这种方式的优点是所需抽水机较少，需要开挖的集水坑较少，排水泵站较少，缺点是要安装水管较长，抽水机需要跟随坑道的掘进二次拆迁前移。
3.3本工程拟采用的主要排水方案
3.3.1洞内泵站布置
三棱山隧道斜井及斜井大里程方向的排水方案计划随掘进施工在洞内建立由三级排水泵站和一个过渡泵站、一个活动泵站组成洞内梯级泵站，其中三级泵站为固定泵站随仰拱施工每隔500米在综合洞室内建立；过渡泵站建立于掌子面附近的综合洞室内，随掌子面掘进向前延伸。活动泵站建于掌子面，保证掌子面的正常施工。
3.3.2洞外排水
由泵站抽水至斜井洞口后，经在洞口右侧侧沟和排水管线排出至干枯河道中。
3.3.3泵站抽水机具配备（见表一）
泵站抽水机具配备表一
（1）固定泵站
在选择泵站时，尽量以综合洞室作为机具停放点，泵站内综合洞室之间仰拱暂不施工，留作集水坑，集水坑在设计仰拱基底标高基础上做加深处理，加深深度1.5米。采用砼墩的方式（1.5米/1个）保证运输的正常运行。综合洞室每台水泵建立一个配电柜，每个泵站配1000米电缆。
（2）过渡泵站
为保证掌子面与固定泵站的排水通畅，在位于掌子面附近的综合洞室内建立过渡泵站，泵站内每台水泵设一个配电柜，泵站配500米电缆。
（3）临时泵站
掌子面的临时泵站建立于掌子面左侧，每个泵配置一个配电柜，施工中一个泵配100米电缆，考虑损耗，每个泵按300米电缆考虑；此外每泵配100米胶管，考虑施工损耗，每泵按300米考虑。
3.4排水系统
3.4.1 管路
根据洞内水量情况，结合选配的抽水设备，正常施工排水采用2套管路（可根据隧道施工后洞内涌水情况增加管路）：1套为Φ150mm 、Φ200mm管材均为无缝钢管（一套检修备用，一套日常使用）；1套为Φ100mm高压软管（工作面上移动积水）。三棱山隧道斜井
及大里程一侧采用小型污水泵、泥浆泵进行给水抽水，因仰拱施工为分段开挖施工，故左右两侧均应在开挖过程中留给水坑，并及时抽水，避免给水给施工带来的不利影响。
3.4.2 集水坑设置
集水坑设于洞内两侧，每隔150m～200m设置1处，同时根据隧道内出水量情况予以适当加密。临时集水坑的容量按该段5min的汇水量加上施工用水量（每工作面20-30m3/d）合计确定，一般集水坑尺寸为：2m（长）*3m（宽）*1.5m（深），容量9m3，可根据实际情况进行调整大小。
3.4.3两侧排水沟设置
为确保洞内道路无水干爽，必须修建好两侧排水沟，确保洞内渗水通过侧沟引入集水坑内，防止在洞内道路上漫流。
3.4.4隧道排水灵活处理的要点
在隧道单侧或双侧设置的排水沟，排水沟的大小要依据隧道的坡度和涌水量的大小确定。
抽水设备要依据隧道洞内涌水量的大小及集水坑汇水的情况而定，同时水泵的扬程要参考隧道的坡度和起始点的高差，要尽量做到有一定的富余量。
3.4.6在洞外增加防水、防汛及防山洪措施
在隧道进口处做好排水措施，做到排水畅通，并在洞口增加截水横沟，防止地表水和施工排水倒灌进洞，根据洞口水量情况可适当加大横沟断面，并用栈桥连接施工便道与隧道，做到排水和行车互不影响。
4劳动力布置（见表二）
洞内外抽排水劳动力布置表表二
5各项保证措施
5.1组织管理保证
在排水施工上不仅需要一套完善、合理的排水系统，还需在管理上予以加强，才能达到预期的效果。为此不仅成立了专业排水工班，每班组成：工班长2人，电工2人，维修工2人，其他10人。还制定严格的值班制度。每个隧道作业面的隧道排水日常工作坚持工班长轮流24h值班制，并制定抽水记录表进行统一管理，发现问题及时处理，汇总问题进行总结分析。
5.2安全技术保障措施
对施工技术人员进行技术和操作培训，针对一些技术特点和操作要领作重点讲解和现场示范。
对用电的排水设备要确保电路安装的正确，检查转向是否正确，设置接地装置及标志，要严格按照安全用电方案办理，做到一机一闸一漏。
水泵的冷却采用下一个泵站抽上来的水直接浇至排水泵上进行冷却。
由于洞内均为渗水，虽然使用水泵为污水泵，一旦在进水口处产生淤积将导致堵泵。为此，需要对坑内污水进行搅合，施工中采用在水泵与管路的接口处安一处出水口并安装阀门，利用抽水的高压水不断对进水口处进行冲搅，同时利用高压风进行冲吹，防止淤泥的淤积。
针对隧道施工的特点，施工人员对隧道内排水沟及集水坑内污泥杂物要及时进行清理，对管路要定期检查维修，定期用清水进行冲洗。
在集水泵进水口包裹铁窗纱，同时把水泵或进水口放在竹筐内，可以防止污泥及杂物进入而发生堵塞。
当水位下降超过底座，间隙出水时，应立即停机检查，运行一段时间后，须进行维护保养。及时地进行保养和维修确保设备正常运转的必要措施。
对隧道内的抽水设备要定期进行安全检查，并派专人负责管理，做到24小时轮流值班，建立严格的值班管理制度。
对易损的排水设备及管理配件要有必要的储备和供应上的保障。
5.3电力保证措施
为保证排水系统的正常运转，采用高压电进洞，通过洞内变电站降压后满足施工要求。
1．建立洞内变电站
将高压电缆进洞向前延伸到DK497+500处和DK498+500处，在该位置设置1台500KVA 三相变压器和一台315KVA的变压器，及相应的配套设备。两个变电站功率为815KVA，可满足施工需要。根据供电规程要求，必须在洞外设计安装高压供环网保护设备，以确保安全规划供电和设备的正常进行。
2．洞内变电站可利用综合洞室。
3．为了防止高压电突然停电，而影响洞内排水和施工。必须在洞外发电机房再增加1台320KW发电机，一旦高压停电立即采用二台320KW发电机并联运行。通过洞外的两台500KVA的变压器中的1台向洞内供电。
供电方式：由发电机直接送到洞外500KVA变压器的低压侧，而后升压到高压测，通过原有进洞高压电缆送到洞内315KVA和500KVA的高压测，再由低压测降压后到低压开关柜使用。只有这样才能保证在高压电停电后，洞内正常供电。
6应急预案
由于本段隧道施工临近水库引水暗洞区，可能出现突水、涌水等突发事故。为此，在现有排水系统上增设了1套设备和管路作为应急措施。管路利用高压进水管路，即在每个泵站处在高压水管上开口，与安装在泵站处的水泵接通，正常情况下把闸阀关闭。一旦遇到突水、涌水现象，即把进水闸阀关闭，截断高压供水，打开排水阀进行应急抽排，在特殊情况下，洞内高压风管也可以改造利用上作为排水管道。
针对隧道反坡施工排水的困难的特点，对隧道内突发涌水事故，抽水设备损害，水位突然升高，建立必要的逃生系统，在掌子面及隧道内设置应急灯，在隧道内作业区放置救生衣，并保持隧道内通信畅通，发生突发事故后及时上报项目部应急预案领导小组，启动突发事件的应急预案。