冯兴龙

(中铁隧道集团二处有限公司，北京100010)

特长隧道施工工期长的弊端通常采用隧道中间段修建斜井增加工作面的方法解决，与此同时面临反坡排水问题。特长隧道多水文环境复杂，水量较大。

1 概述

1.1 工程概况

新建蒙西至华中地区铁路煤运通道重点控制工程MHSS-3标段中条山隧道起讫里程为：DK615+050～DK633+505，全长18.455 km。中条山隧道线路穿越中条山山脉。二工区承担隧道2号、3号斜井及相应正洞任务，3号斜井长2 045 m，综合坡度为11.34%，为全隧关键线路。

1.2 工程地质及水文地质

3号斜井正洞施工区间主要穿越寒武系泥质条带灰岩及鲕状灰岩段，节理裂隙发育，局部发育小型溶腔、溶孔；地下水发育，多为岩溶裂隙水，呈股状涌水、线性淋水，为全线涌水量最大的隧道(见表1)。

2 施工情况

截至目前，中条山隧道3号斜井正洞右线开挖支护累计1 700 m，左线累计1 230 m，完成施工任务45%；仰拱及二衬已全面展开施工。目前洞内施工环境差，作业风险高，施工难度大，开挖、仰拱带水作业施工降效40%，工期压力大，现阶段抽排水量达65 000 m3/d(2 700 m3/h)。

3 反坡排水施工技术

3.1 总体思路及工艺流程

排水方案总体思路为：斜井期间采用一级泵站抽排水方式，为钢板集水泵站；进入正洞后采用二级泵站抽排水，斜井中部位置钢板集水箱为二级泵站、井底副联处集水坑为一级泵站。洞内涌水通过一级泵站提升抽排至二级泵站，再由二级泵站提升至三级沉淀池，经三级沉淀池后排出洞外。3号斜井抽排水平面布置图见图1。3号斜井抽排水工艺流程图见图2。

3.1.1第一阶段排水方案(3号斜井未进正洞前)

在斜井中部设固定集水箱，采用16 mm厚钢板焊接而成，尺寸为2 m×3.3 m×18 m，容积120 m3。掌子面设移动水箱尺寸为1.5 m×1.5 m×6 m，容积为13.5 m3，采用16 mm厚钢板焊接加工而成，水箱内设角钢对撑加固。移动水箱随掌子面开挖进度移动。掌子面污水利用水泵排入水箱内，再通过水泵提升排入洞外三级沉淀池内。

3.1.2第二阶段排水方案(进正洞后)

在斜井底岔口副联处设置集水坑，集水坑尺寸为2 m×7.5 m×20 m，容积为300 m3。集水坑设置于填充内，位于道路正中间，集水坑四周采用30 cm厚C30模筑混凝土一次性浇筑成型，上铺钢板，架设钢管护栏。

3.1.3排水管路布置

管道水流速度选择适当，过大会增大阻力和水泵用电量过度消耗，过小会浪费管路的投入和泥沙沉积等，综合考虑管道内水流速度控制在2.8 m/s。

直径300 mm,200 mm排水管过水量计算如下：

直径300 mm排水管过水量为700 m3/h，直径200 mm排水管过水量为316 m3/h。

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1)洞内排水侧沟排水能力约3 000 m3/h。

2)在保证正常施工的情况下，网电最高能满足3 300 m3/h抽水设备负荷量。

根据以上两条综合考虑，3号斜井正洞抽排水量上限定为3 300 m3/h。超过上限时，考虑径向注浆堵水。

洞内排水管路设置5趟300 mm,2趟200 mm,1趟100 mm，其中5趟300 mm管路作为常用排水管，2趟200 mm,1趟100 mm管路作为备用排水管路。

总抽排水量为5×700=3 500 m3/h，大于当前实际涌水量(2 700 m3/h)，可以满足施工。3号斜井管线布置图见图3。

3.1.4水泵选型

3号斜井洞口至井底高差为230 m，扬程按两级提升，单级120 m。按照0.6折算系数，水泵扬程必须大于200 m。

3号斜井排水量上限为3 300 m3/h，斜井中间泵站设置9台套250 kW(280 m3/h～400 m3/h，扬程215 m)污水抽水机，井底泵站设置13台套250 kW(280 m3/h～400 m3/h，扬程215m)污水抽水机。由于井底泵站污水含泥量大，水泵磨损大，井底泵站比中间泵站多备用4台。

为防止停电造成淹井，工区自建自发电站，采用800 kW柴油发电机和1 000 kVA变压器组成一个自发电升压单元。3号斜井250 kW抽水机22台，2号斜井2台，抽水合计功率为24×250=6 000 kW。

共需配置发电机数量计算如下：6 000/800/0.8=9台，其中0.8为发电机安全系数。

工区发电站共配置800 kW发电机组9台，1 000 kVA变压器9台。

3.2 抽排水量统计

3.2.1日常记录

首先建立抽水机运转的台账，台账内容包括每台抽水机运转的开始与结束的时间和每天的排水量，通过每天记录的数据进行对比分析，及时调整施工现场抽水机的使用数量及运转时间。

3.2.2抽排水量统计

在排水管道出水口位置安装电磁流量计以便于统计抽排水数量，设专人记录流量计数据。电磁流量计见图4。

3.2.3抽排水设备耗电量统计

对抽排水电力设备架设专用电线路，对抽排水专用电线路安装电表以便于统计抽排水的耗电量，每天由专人定时与流量计同步记录电度表的数据，并填写好记录表。

3.2.4数据整理存档

流量计的数据记录时间与电度表的数据记录时间统一，以便于抽排水量与耗电量准确对比。

4 安全管理措施

1)抽排水人员上岗前需要进行抽排水设备的日常操作、日常保养、维修等具体情况学习，考核合格后上岗。

2)抽排水人员培训学习合格后统一进行分班组定设备，专机专人管理，其他人员禁止操作抽排水设备，每天做好设备运转记录、交接班记录，定期保养维护，保证正常运转。

3)防止因水箱内水量过少机械设备空转，既造成资源浪费又容易引发设备由于空转过热而烧毁，要求集水井都必须设置自动化排水装置，以方便及时、有效的排除积水。当集水井水深达到一定高度，水泵自动启动；水位降到一定高度，水泵自动停止。

4)每台抽水设备应有专门的配电箱且至少设置两级漏电保护器，即除作保护接零外，必须在设备负荷线的首端处安装漏电保护器。

5)及时进行超前探水钻孔作业，根据超前探孔内水的流量、流速来判断前方水量情况。超前探孔出大水量时，根据泵站排水能力来控制超前探孔的数量，防止因超前探孔数量过多造成出水量过大泵站抽排不及时而淹井。

5 结语

在特长隧道施工中，对于陡坡斜井的抽排水能力必须高度重视，通过设置多级泵站接力排水，主要是在洞内预定位置设置不同参数水仓。本文通过对中条山隧道3号斜井抽排水总结，以期对同类工程提供一些参考。