高 飞 杜利军 雷 腾

中铁一局集团第四工程有限公司 陕西 咸阳 712000

正文：

随着我国针对基建项目的大力发展[2]，建筑界也处在深刻伟大的变革之中。隧道工程关系到民生大计，优异的施工管理水平和施工经验是确保隧道安全高效施工的保障。目前，国内长大隧道开工甚多，面临的反坡排水问题也日益凸显。长大隧道作为我国隧道系统中的重要组成部分，优异的反坡排水方案不仅能有效的提高隧道的功能质量，同时也能进一步改善长大隧道的施工环境，促进我国隧道工程建设行业的进步与发展[3]。

1、工程概况

大柱山隧道位于云南省保山市，穿越著名的横断山南段，起讫里程为D2K110＋524～D2K125＋008，全长14484米。大柱山隧道地下水源丰富，预计最大涌水量达120000m3/d，隧道开挖揭示反坡段的最大涌水量达802546m3/d，局部地段可能出现突涌水，施工难度及风险极高。

2、工程地质特征

大柱山隧道位于云南高原西部边缘，横断山脉中南段，区内峰峦重叠，地形起伏大。本隧位于保山褶皱带保山复式背斜东翼，穿越一复式向斜构造。主要发育澜沧江断裂、街子坡向斜、太元背斜及伴生断裂，隧道共穿越7条断层、2条向斜、1条背斜，地质构造强烈，经过有放射性场所监督区、低高温带，地质极其复杂多变。

3、水文地质特征

⑴河流水文

大柱山隧道临近澜沧江，众多的山间沟槽为季节性水流，水量受季节性控制。其地表水主要接受大气降水及地下水的补给。

⑵地下水

①基岩裂隙水

基岩裂隙水储存于测区分布较广的碎屑岩、变质岩及岩浆岩之中，主要接受大气降水补给，向低洼沟槽处排泄。

②构造裂隙水

构造裂隙水主要发育在大断裂带附近、裂隙密集带、背斜两翼或向斜构造中，形成局部的强富水带，略具承压性。

③岩溶水

岩溶水主要分布于澜沧江与保山盆地之间，赋存于灰岩、白云质灰岩、泥质灰岩、白云岩内，以溶岩裂隙水及溶岩溶洞、暗河水为主，对隧道施工影响较大。

4、反坡排水的特点

反坡排水是将隧道工作面的水通过机械抽排的方式引出，因其施工方向为下坡，若不采取抽排水措施，极有可能影响工作面的正常作业，难以确保工程质量和安全，甚至可能影响到机械设备的施工寿命和人员的生命安全。本隧反坡排水施工有以下特点：

⑴水量大。隧道开挖揭示反坡段的最大涌水量达802546m3/d，水量非常大。

⑵反坡排水施工段长。从PDK122+320～PDK116+635段反坡长度为5685m，长距离的反坡排水段增加了排水难度和各项投入。

⑶反坡坡度大。反坡段坡度均为20‰以上，反坡坡度非常大。

⑷涌水风险极高。由于反坡段所处岩性为灰岩段，属于岩溶地区，隧道开挖可能遇到溶腔、暗河等岩溶形态。

5、反坡排水总体布置

本隧反坡排水距离长、坡度大，主要采用大型固定泵站和临时泵站相结合，辅以临时集水坑抽排水的方式。泵站之间依靠排水钢管道对水流进行传输。大柱山隧道在反坡施工段设置大型固定泵站8座，在正洞设置应急排水泵站一座。1#泵站因所在区段隧道富水，且出水量受雨季降水影响变化大，固单独设置一泵房将该区段积水排至顺坡水沟。从2#～8#泵站，采用接力式排水方式，逐级将水排至顺坡水沟。

为解决2#和3#泵房高温高湿环境下水泵效率严重降低因素，决定从正洞建立一应急泵站，该泵站与4#泵站连接，在掌子面发生较大涌水后，可同时通过4#泵站向正洞应急泵站和平导2、3#泵站抽排。

⑴设置原则

泵站设计距离为650～850m，因在施工过程中，可能遇到突泥涌水等不确定因素，现场应根据实际水流大小灵活控制泵站间距，且不得小于最小距离。临时泵站200～250m设置一座。临时泵站和固定泵站之间的水流采用Φ219mm排水钢管输送。通过在作业面附近施做集水坑将水抽排至临时泵站，确保满足作业面施工条件需求，由于作业面施工干扰，采用可移动的消防软管将水抽排至临时泵站。临时泵站再将水抽排至固定泵站内，再由沿路的固定泵站接力至顺坡段，后由洞内顺坡段平导右侧排水沟和正洞排水沟排至洞外。

⑵临时泵站设置

由于泵站间距较大，在掌子面和既有泵站之间设置临时泵站，临时泵站的位置在掌子面距离既有泵站200～250m时根据实际情况设置。临时泵站配备3台18.5KW排量为350m3/h离心泵，备用2台。

⑶临时集水坑设置

临时泵站与掌子面的积水通过临时集水坑进行抽排。临时集水坑配置4台5.5kw-排量为150m3/h潜水泵（备用2台），2台7.5kw-排量为100m3/h泥浆泵（备用1台）。

⑷泵站、水泵投入布置

结合隧道的施工实际情况，选用大排量的QW型的潜水排污泵。该系列水泵具有结构紧凑、体积小、效率高，同时可以设置水位自动控制系统，并备有自动保护装置及控制系统。该水泵适用于排送带固体及各种长纤维的废水、淤泥、污水、雨水等。

泵站水泵的投入组织是根据施工进度逐步进行的。在施工未达到1号泵站位置的时候，抽排水使用临时泵站和临时集水坑。当施工达到1号泵站位置后，将泵站的位置预留出来，泵站的集水井进行施工。施工完毕后泵站先配置一个可以满足抽排水需要的水泵。随着施工进度，1号泵站根据实际水量来增加水泵。其他泵站也一样，根据施工进度来进行水泵的配置。

⑸临时泵站、水泵投入布置

由于临时泵站的水泵扬程要求适用范围要大一些，同时要满足频繁搬运的要求，选取了ISW200-315⑴离心泵。该系列水泵具体运行平稳、故障率低、噪音低、维修方便、占地省的特点。

临时泵站的水泵从进入反坡施工达到200米以上距离后就形成固定投入，并长期使用。为了便于根据实际隧道出水量灵活调整，临时泵站固定投入3台水泵，备用2台。

⑹临时集水坑、掌子面水泵投入布置

临时集水坑和掌子面所用的水泵在进入反坡施工后就立即投入使用。由于该段隧道排水量情况复杂多变，采用多台小型水泵就地抽排，以便于灵活安排。

临时集水坑根据隧道出水量100米左右布置一个，集水坑内的水通过4台5.5KW（排量150m3/h）的潜水泵抽排至临时泵站。掌子面的水通过4台泥浆泵抽排至临时集水坑。

⑺输水管路布置

泵站之间的输水管路与水泵的排水口相匹配。平导管路采用Φ219mm排水管，正洞应急泵站采用Φ350mm排水管。排水管敷设排数与水泵台数对应。

施工过程中，在未开挖至计划泵站位置时，既有泵站和掌子面之间的水通过临时集水坑抽排。

⑻排水供电

综合考虑大柱山隧道的用电情况，必须考虑1万伏高压排水专用线路进洞。在每个固定泵站设置变压器。

考虑到临时停电对抽排水的影响，在洞外设置3000kw自发电电站系统，配备6台500kw柴油发电机。

自发电通过变压器增压为10kv进洞。并与外接电之间设置自动转换装置系统，可以在外接电停电后迅速转接为自发电。

6、结语

1、因隧道反坡排水需要较多的大型抽排水设备，在施工过程中，应成立专业的反坡排水作业班组，随时对反坡排水设备进行检查、保养、维修和更换，最大化的减轻其对正常作业的影响。

2、加强隧道超前地质预报，建立完善的超前地质预报系统，采用先进可靠的预报方法，及时探明施工面前方的水量大小，定制合理的施工方案，确保配备的人力及设备满足实际涌水量的要求。