时速350km高速铁路涌水隧道反坡排水施工技术

时速350km高速铁路涌水隧道反坡排水施工技术

程鹏军

中国水利水电第七工程局有限公司国际工程公司四川成都610000

摘要：依托沪昆客运专线铁路某标段隧道施工工程，通过对涌水隧道反坡排水技术研究分析，对高速铁路涌水隧道反坡排水技术进行总结分析，为类似工程提供借鉴。

关键词：高速铁路;涌水隧道;反坡排水;施工技术

1引言

当前，云、贵、川等西南地区国家正在大力建设高速铁路，以上地区主要以山区为主，隧道多，经常出现隧道群，且该区域隧道普遍穿越地下水丰富区域，在组织隧道施工时，经常会遇到涌水隧道反坡排水问题，如何科学地确定安全、有效、经济的排水方案成为解决该问题的关键。因此对大涌水隧道反坡排水施工技术进行研究显得十分必要。

2工程概况

2.1隧道概况

隧道位于玉屏东～三穗车站区间，双线隧道，线间距为5.0m，设计为3.4‰的单面下坡，全隧除D1K443+380～D1K445+588.6893段位于半径R=9005m的右偏曲线上，D1K446+077.4745~D1K447+055段位于半径R=9000m的左偏曲线上外，其余地段均为直线。隧道进口里程D1K443+380，出口里程D1K447+055，全长3675m。

2.2水文地质特征

（1）地表水

地表水不发育，主要为季节性山沟水。以山间沟水为主，水量受季节性变化较大，雨季时沟内水量增加明显，普遍流量在5～40L/s。

（2）地下水特征

本区地下水类型主要为第四系松散土层孔隙水、基岩裂隙水。在环境作用类别为化学侵蚀环境时，地下水酸性侵蚀对砼具H1侵蚀性。设计预测隧道正常涌水量Q=5944（m?/d），最大总涌水量Q=8916（m?/d）。

3总体排水方案

隧道按照进出口两个工作面组织施工，出口工区直接利用隧道中心水沟排水，进口工区反坡排水，洞内涌水量大，排水问题尤为突出，采取在设集水井，建立多级固定排水泵站，铺设排水管路将洞内地下水通过接力排出洞外。洞内每隔一定距离设一泵站，利用一定长度的中心水沟形成集水井，每个集水井汇集正洞一定范围内的地下水，洞内设水泵并敷设管路将水接力排出洞外。

4排水施工方案

4.1高差计算

隧道进口段施工里程为D1K443+380～D1K445+061，该段线路最大高差为1681×3.4‰=5.72m。

4.2抽水机配置

结合以往施工经验，按最大涌水量考虑排水能力，选用大流量、低扬程抽水机，设备分阶段投入。选用200WQ400-7-15型污水泵，流量400m3/h，扬程7m，功率15Kw。

掌子面处活动泵站选用WQL-10-7.5型潜水泵，排水能力为100m3/h，数量根据掌子面的水量配备，施工中不少于4台。

工作水泵按使用1台、备用1台、检修1台配备。

4.3涌水量确定

进口段承担南门坡隧道正洞D1K443+380～D1K445+061段1681延米的施工任务，设计预测正常涌水量为5944m?/d,最大总涌水量为8916m?/d，遵循最不利状态的原则，本方案按照最大涌水量作为计算涌水量即Q=8916m?/d。

4.4泵站级数的确定

采用如下公式计算：

泵站级数：m=（L×Z）/（h×r）

L-反坡抽水长度，L=1681m；

Z-隧道排水坡度，D1K443+380～D1K445+061段Z=3.4‰；

h-水泵扬程，h=7m

r-压力折减系数，取0.5。

m=1.6，在施工中设2级泵站。

4.5泵站抽水机数量

抽水机数量：n=V/（v×24×a）

V-洞内涌水量，取V=8916m3/d；

v-抽水机排水量，v=400m3/h，

a-流量折减系数，取a=0.85

n=1.09，取每级泵站需设1台抽水机。

4.6水仓容量

水仓容量：泵站水仓容量按15min最大涌水量考虑，水仓容量最小值Qmin=8916&pide;24&pide;60×15=93m3；

中心水沟截面尺寸为1.1m*0.8m，泵站水仓长度为120m，容量为105.6m?，大于水仓用量需求最小值，所以利用已完工的中心水沟作为临时水仓是可以满足施工要求的。在隧道D1K443+788～D1K443+908，D1K444+429~D1K444+309等2段设置水仓。

D1K443+788～D1K443+908段四周设置防护栏杆，并设置警示标志；

为保证掌子面施工，需要在D1K444+429～D1K444+309段沟顶面铺设钢板，钢板尺寸为9m*2m*2cm，总计需要14块。

4.7排水管路布置

现场水仓之间布置一排排水管（直径150mm无缝钢管），洞内通风管作为预防突发大型涌水等特殊情况时备用管道。其他临时泵站排水管路根据实际情况选用直径80mm的消防尼龙软管。

5经验体会

（1）为防止洞外高压停电影响洞内排水及其他施工作业，洞口配备500KVA发电机1台，与变电站构成两套完整的双回路供电电源，一路外供电，一路自发电。

（2）固定泵站设设专用配电箱，排水设备搭接电由专职电工负责，严格按照施工用电操作规程操作，其他部位施工用电不得接在抽排水专用配电柜或配电箱上。

（3）每级泵站设两名专职抽水人员，负责该泵站的抽水工作。

（4）洞内水沟必须保证排水通畅，水仓及排水管道要定期进行清淤及清理，确保排水设备及管道运转正常。

（5）加强抽水设备的维修保养，备用抽水机必须保养完好，在其他抽水设备出现故障时保证能及时投入使用。

6结束语

笔者结合自身的工程实践，对大涌水隧道反坡排水施工技术进行了总结，依据科学的理论计算数据为基础，结合工程实践经验，适当采取放大系数，有效解决了大涌水隧道反坡排水问题，为类似穿越富水地层隧道及其他地下工程等提供借鉴，同时该施工技术亦可以用于反坡隧道突水、涌水等地质灾害的应急处理。

参考文献：

[1]《高速铁路建设典型工程案例隧道工程》卢春房编著中国铁道出版社；

[2]《铁路工程施工组织设计规范》（Q/CR9004-2015）；

[3]《高速铁路设计规范》（TB10621-2014）；

[4]《高速铁路隧道工程施工技术指南铁建设》（铁建设〔2010〕241号）；

[5]《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10754-2010）；

作者简介：

程鹏军（1986-），男，湖北应城人，项目总工程师，工程师，工学学士，从事铁路施工技术与管理工作。