淺析小斷面大坡度隧道反坡排水施工

摘要：本文主要以中鐵一局集團有限公司所承建中緬油氣管道隧道工程——大地尖山隧道為例，從隧道水量分析、現場實際情況等方面介紹大坡度反坡施工排水，經過實踐為同類隧道的順利施工提供了科學依據。

關鍵詞：反坡排水 涌水量 大坡度 水倉 水泵

1 工程概況

中緬油氣管道大地尖山隧道位于云南省保山市隆陽區磨東村東南，隧道水平長度2297.42m，縱向坡度采用“一”字坡，坡度為12.8359%，洞身凈斷面尺寸為4.0m×4.5m（寬×高），隧道最大埋深約為430m，出口施工屬于大坡度反坡施工。

2 施工難點

大地尖山隧道位于巖溶水的水平活動帶或深層循環帶中，巖溶水極豐富，對隧道施工產生的危害很大。出口承擔施工任務1158米，施工最大落差148.657米，施工中出水量較大。

3 隧道水量分析

3.1 設計涌水量 地下水為基巖裂隙水和巖溶水，巖層富水或滲透性中等，多呈小股狀～大股狀出水，存在極為豐富的巖溶水，隧道施工排水排水需按施工實際出水量進行安排。

3.2 實際涌水量 旱季時現場實際情況為：地下水大多在開挖后的掌子面以股水出現，水量在數小時至數天后明顯減少呈滴水、滲水狀，已完初支段只有個別地段有少量滲水。隧道出水量少則每小時數立方米，多則近40m3/h。掌子面尚未開挖到砂巖富水帶和巖溶地段，故需根據施工中打超前鉆孔和開挖掌子面出水情況確定實際出水量。

4 反坡排水總體方案

本隧道最大埋深400多米，施工中出水量明顯較大，對本隧道的排水系統的排水能力留有較大的富余量。排水主管道的管徑采用100mm，洞內視具體情況設水倉，排水采用多級泵站排水（按泵站分段接力排水）。

綜合考慮，建議采用二級泵站排水，即約在K1+800、K1+300前后各設一泵站，泵站水倉的容量不小于20m3。掌子面的出水用潛水泵和移動水泵抽排到臨近的水倉后排出洞外。（如圖1）

5 排水設備選擇

5.1 擬定水泵規格 掌子面處抽水使用兩臺7.5KW，揚程30米，排量15m3/h水泵兩臺，一臺使用，一臺備用，水泵以鋼筋籠保護，移動水箱處設一臺7.5KW，揚程30米，排量15m3/h水泵。

5.2 蓄水池設置

5.2.1 掌子面蓄水池。在洞內加寬段處設置蓄水池，該蓄水池的主要作用是接納沖掌子面處的排水，計劃蓄水池貯水方量12m3，水池內安裝功率15KW、揚程60米、排量30m3/h的水泵兩臺，水池內安裝自動開關裝置兩個，上下布置，間距1米，分別控制兩臺水泵水量較少時，安裝在下側的自動開關工作，一臺水泵運轉向泵站抽水，當水量較大時，兩個自動開關同時工作，兩臺水泵均運轉，同時向泵站抽水。

5.2.2 泵站蓄水池。兩處泵站內分別設蓄水池一座，計劃容量20m3，每處泵站安裝功率37KW、揚程150米、流量45m3/h臥式水泵兩臺，安裝自動開工裝置兩套，分別控制一臺水泵，K1+800處泵站水通過管道排入K1+300處泵站水倉，K1+300處水倉內水通過主管道直接排出洞外。

5.3 擬用排水設備表（見下表）

6 排水管路的布置

6.1 排水溝 隧道兩側均設排水溝，斷面為20cm×20cm。左側水溝將側壁的滲漏水收集流入溝內，順坡流向掌子面或水倉；隧道右側有錯車道，側溝依側壁平面曲線而設，所收集的滲漏水分段流入設在各錯車道的水倉內。（如圖2）

6.2 水倉 在每個錯車道設一容積約12m3的水倉，收集兩側水溝的匯水和掌子面處移動水泵的排入水，錯車道設置間距為80～120m，若因錯車道間距過大無法達到排水要求，可視具體情況在其間增設1～2個小水倉（容積5m3左右）。視圍巖裂隙發育及破碎情況，確定水倉四壁是否澆筑混凝土。水倉上覆14#工鋼和5cm厚的木板或使用16#螺紋鋼加工的間距10cm的鋼筋網片。水倉內安裝潛水泵或臥式抽水機（錯車道內），通過排水支管和主管排水，水泵由水浮子控制，實現自動抽排水。

6.3 排水管路 主排水管采用直徑為100mm的鋼管，吊掛安裝在隧道左側邊墻上，比溝底高50cm，該水管在泵站處斷開，下端封死，防止瞬間水壓過大爆裂水管。在設水倉的隧道橫斷面處，主水管安裝φ80的三通管，接水倉水泵排水管。若采用多級排水方式，需設兩道三通管，兩三通間設φ100的閘閥。三通管處設φ80閘閥，按需要開啟、關閉。橫穿隧道斷面的φ80的排水管，埋入隧道底板內，若仰拱已施做，置于底板面上的排水管要用槽鋼扣住加以保護，其上填埋洞碴，防止車輛壓壞排水管。（如圖3）

6.4 掌子面排水

6.4.1 集水坑施工。在每茬炮出碴清底后，用挖掘機或人工在齊頭底板上挖一集水坑，坑的大小視出水量而定。坑內放小型潛水泵，用φ50的軟管排到距掌子面約30m的移動水箱內。（如圖4）

6.4.2 注意事項。為防止掌子面的潛水泵電機“燒壞”，要特別注意：掌子面的集水坑要設在最低處，盡量挖深（必要時打眼放炮），坑口高程低于掌子面處的底板面。潛水泵放置在“量身定做”的全封閉的鋼筋籠中（鋼筋間隙不大于10mm），將鋼筋籠放入集水坑，亦可用小塊洞碴掩埋；電纜線要用鋼管或槽鋼保護，并用洞碴掩埋。根據掌子面底板顯現的水位啟動、關閉潛水泵，保證潛水泵在坑中始終被水淹沒。這樣可保證潛水泵在后續作業中繼續抽水，而且潛水泵不易“被燒”。

6.5 移動式水箱 移動水箱的容積不宜大于1m3，收集掌子面潛水泵的排水，水箱上安放水泵，再用φ80的排水軟管將水排到水倉中。掌子面可采用小揚程的潛水泵，體積小、重量輕，移動方便，并可用揚程來換取流量；若掌子面出水量小，可將少量的水匯集在水箱，待到一定數量后再抽排，避免頻繁啟動水泵。（如圖5）

7 結束語

小斷面大坡度隧道，采用機械排水、固定泵站和移動式泵站相結合的排水方案，施工過程中需根據隧道內實際水量的大小和施工坡度來確定排水設備的規格、排水管的直徑以及排水管路的布置參數。在大地尖山隧道施工中的一些關鍵項目可為同類工程提供相關參考。

參考文獻：

[1]Ⅰ級高風險特長隧道反坡排水方法探析[J].橋梁與隧道工程， 2011年8月第16期.

[2]長大隧道斜井反坡排水施工技術[J].城市建設理論研究，2012（13）.

[3]泵選用手冊[J].機械工業出版社，2009年1月.

[4]公路隧道施工技術規范[M].人民交通出版社，2009年9月.