隧道反坡排水施工技术

张代辉

【摘要】：以青岛地铁8号线胶大区间2#竖井隧道施工为背景，依据当地气象、水文条件，结合该区段地勘报告相关说明，对隧道内涌水量进行预测，制定反坡排水施工技术方案，确定采用区间分段积水，侧排与机排相结合，汇流至横通道积水池，统筹沉降及排水。本文对相关内容进行介绍和分析，以供参考。

【关键词】：反坡排水；施工技术；水泵选型

1.工程概况

青岛地铁8号线连接了胶东国际机场、红岛火车站、青岛北站、五四广场等大型交通枢纽，是连接新机场、北岸城区、东岸城区的轨道交通快线，设计时速120km/h。该区域河流属沿海近缘水系，注入胶州湾中。所有河流流量明显受降水控制，季节性变化明显。主要河流有海泊河、李村河、大沽河、桃源河和碧沟河。

2.隧道施工方案及隧道涌水量分析

2.1隧道施工总体布置

胶大区间2#竖井横通道中心里程为右K19+910，左K19+882，竖井深度约42.66m，横通道净宽6m，长度为49.5m。本竖井距离大涧站约为714.95m，距离区间风井约1125.8m，结合工期要求，区间由竖井往大涧站及风井双方向开挖。

2.2隧道涌水量分析

隧道施工段里程DK19+340～DK20+476,该段最大落差为6.45米。地下水以基岩裂隙水为主，总体水量较小，局部水量大，正常涌水量为1260m/d，最大涌水量为2500m/d。

右线大里程YDK20+130～YDK20+170开挖时揭露为微风化凝灰岩，隧道底部位置出现涌水现象，隧底出水点长度约40m，宽度为6m（以拱脚处计算）。现场统计涌水量为480m/d左右，已影响现场防水层施工。周边存在高压燃气管线（I级风险源）。启动渗漏水应急措施进行处理，防止局部沉降。

左线大里程ZDK19+550～ZDK19+610时揭露为微风化凝灰岩，隧道底部位置出现涌水现象，隧底出水点长度约60m，多处出现渗漏点，现场统计涌水量达到1240m/d左右。周边存在高压燃气管线（I级风险源），启动渗漏水应急预案，进行抢修处理。

3.隧道反坡排水方案设计

本隧道施工排水以机械排水为主，导流封堵相结合。左右线大里程方向，施工方向为顺坡，可实行自流排形式进行排水，且隧道基底岩层较好，不会出现根部冲刷，岩层流失现象；设置宽400mm深500mm排水沟，排水沟基底放置碎石，进行过程泥土过滤沉淀，排水沟边固定处理，隧道施工道路坡度不少于2%向排水沟方向倾斜。洞内交错路段埋设DN200钢管进行过渡，钢管上方左右进行固化处理，防止过路车将钢管压坏。左右线小里程方向，施工方向为反坡，无法进行自流排，设计施工期间为抽排水。隧道单侧每100m设置集水坑，对富水区域加设集水坑。坑内设置污水泵，对坑内积水进行沉淀排除，分段排水，施工排水过程根据出水情况及渗漏点封堵情况进行动态调整。

隧道正线排水汇集至横通道井口处36方积水池内，集水池设置沉淀池及清水池，有效进行二次沉淀；清水池内设置5台提升泵；水泵距底30cm悬空吊挂设置，池边设置水泵控制箱，通过清水池内液位计对水位的过程移动，进行水泵过程保护与实时排水控制。隧道排水提升至场区地面后，汇集施工场地三级沉淀池内，水质达标后排入市政管网。

3.1.隧道小里程水泵选型设置

3.1.1正常涌水量排水设计

隧道反坡区域左右小里程正常涌水量共计为720m/d，单侧隧道排水量

360m/d。预留涌水量20%过程浮动，水泵工作效率为80%，则排水量水泵选型计算：360m/d×120%&pide;（80%×24h）=22.50m/h（1）

则选用大于22.50m/h排水量水泵即可。

此段开挖线路平均坡度4‰，落差距离为2.3米，逐级逐段提升，提升距离较短，故选用扬程30m，流量为40m/h，考虑10%管道输送压力损失，电动机械功率选用7.5KW。

3.1.2最大涌水量排水设计

左线大里程ZDK19+550～ZDK19+610局部涌水量增加，隧道底部位置有涌水现象，多处出现渗漏点，现场统计涌水量达到1240m/d左右。

单位时间排水量计算：1240m/d&pide;（80%×24h）=60.58m/h；（2）

需要排水泵数量计算：60.58m/h&pide;40=1.61＜2台；（3）

结果取整得出，使用2台7.5KW水泵即可满足最大涌水时排水要求。

为防止设备损坏导致隧道内出现积水，在隧道内应急物资放置点常备一台7.5KW水泵及相关配件及管道。

3.2.横通道集水池水泵选型设置

横通道井口处方积水池，按设计最大排水量为2500m/d，即104.16m/h进行计算。竖井深度42.5米，集水池深1.5米，选型扬程不低于45米提升设备，选用管口口径65mm，流量30m/h,考虑管壁输送压力损失，选用扬程55m提升水泵，即65WQ30-55-7.5。排水过程验证：104.16m/h&pide;（80%×40）=3.26（4）

取整为4台，常备水泵1台，故得出此规格提升泵5台即可满足隧道内最大涌水量功能要求。

正常涌水量为1260m/d，即52.5m/h，需求排水泵数量计算：

52.5m/h&pide;（80%×30）=2.19＜3台；（5）

得出正常情况下3台水泵即可满足排水要求。

设置水泵专用变频控制电箱，设置正常排水与应急排水两套排水程序，由清水池内液位控制传感器控制；正常排水程序为集水池水位高于80cm进行排水，水位低于40cm进行断电保护；应急排水程序为水位高于1.2米，5台水泵全部启动，进行加急排水处理，水位低于80cm时，常规3台排水泵进行排水工作。

3.3管路选型

3.3.1.隧道正线内管路布设

正线排水管道与施工水管、高压风管、由下向上排布，最低管底距离地面0.8m，排水管道、施工水管与高压风管道净间距15cm，管道支撑采用钢架托臂，间距3m，固定于侧墙（要求与电力管线不同侧），管线设置要求平整顺直，并做好管道区分标识，管道敷设跟随施工进度进行。管道管径计算：

4.总结

本文以青岛地铁8号线施工为背景，通过胶大区间竖井隧道反坡排水施工技术进行分析总结，对相关资料进行分析计算，对排水设备有效选型，管道管径分析计算与敷设等，实现对竖井内排水有效处理，保证隧道施工安全、施工进度与施工质量，为类似隧道反坡排水提供参考依据。

参考文献

［1］贾锋.山岭特长隧道斜井反坡排水施工技术[J].公路,2018,63(07):347-351.

［2］张旭辉.长距离大坡度强涌水斜井反坡排水技术[J].铁道建筑,2017,57(10):74-77.

［3］于复杰.浅析涌水隧道反坡排水施工技术[J].工程建设与设计,2017(17):149-151.

［4］宋维坤,曾丽梅.城市轨道交通隧道斜井反坡排水施工技术[J].门窗,2017(03):121.

［5］廖君.铁路隧道斜井反坡排水技术原理及施工方案[J].建材与装饰,2016(49):252-253.