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文檔簡介
1、新建貴廣鐵路GGTJ-7標(biāo)寶峰山隧道一號斜井反坡排水專項(xiàng)施工方案編制:審核:審批:中鐵二十三局貴廣鐵路GGTJ-7標(biāo)指揮部二OO九年五月寶峰山隧道1#斜井反坡排水專項(xiàng)施工方案一、編制依據(jù)(1)寶峰山隧道設(shè)計咨詢版;(2)新建貴陽至廣州鐵路站前工程施工總價承包招標(biāo)招標(biāo)文件(招標(biāo)編號:JS2008-092);(3)鐵路隧道防排水技術(shù)規(guī)范(TB10119-2000);(4)鐵路隧道施工規(guī)范(TB10204-2002);(5)客運(yùn)專線鐵路隧道施工技術(shù)指南(TZ214-2005)(6)國家、鐵道部和地方現(xiàn)行相關(guān)技術(shù)規(guī)范和相關(guān)法律法規(guī)文件。二、隧道設(shè)計及水文地質(zhì)概況由我單位負(fù)責(zé)施工的新建貴廣鐵路GGTJ-
2、7標(biāo)寶峰山隧道,里程D3K478+091DK491+818,全長13727m,為貴廣鐵路重點(diǎn)控制工程。其中1#斜井工區(qū)負(fù)責(zé)施工的斜井里程X1K0+000X1K1+480,長1480m,正洞里程D3K481+060DK485+000,長3940m。斜井長1480m,坡度9%,為反坡排水,正洞D3K481+060DK482+800,長1740m,坡度4.5%。,為反坡排水。由于寶峰山隧道為特長隧道,經(jīng)過7個斷層帶,地質(zhì)條件復(fù)雜多變,滲水、涌水情況點(diǎn)多面廣。圍巖破碎,滲水量大,滲水不間斷匯流,給施工帶來了很大難度。其中寶峰山隧道1#斜井正洞經(jīng)過一條大斷層(栗木-恭城區(qū)域性大斷層)和一條背斜(涼亭背斜
3、)。我單位根據(jù)具體情況,在斜井及正洞內(nèi)布置了大量的抽排水設(shè)備和管道,24小時不間斷的抽排,及時排除隧道內(nèi)積水,確保了隧道的順利施工。、原設(shè)計水文地質(zhì)情況一)地表水發(fā)育特征寶峰山隧道1#斜井段位于廣西桂林市以東,陽朔縣以北涼亭村附近,洞身測段屬剝蝕高,中山地貌,絕對高程200-1300m,相對高差最大達(dá)950m,自然坡度一般2065度,地形起伏較大,坡陡溝深,溝谷多呈“V”字形。年平均降雨量1677mm,最大2199mm,最小1219mm,48月為雨季,降雨量占全年60%,十一月到二月為枯季,降雨量占全年15%。測區(qū)水系屬珠江桂江水系,漓江支流,地表河流發(fā)育,水系沿構(gòu)造發(fā)育,形成許多深切溝谷,支
4、溝時有流水,主溝常年有水流,由大氣降雨控制及上游水補(bǔ)給,流量受季節(jié)變化影響大,以蒸發(fā),下滲和徑流等形式排泄。(二)地下水發(fā)育特征測區(qū)地下水以土層孔隙水、基巖裂隙水、溶隙水位主?;鶐r裂隙水由于地質(zhì)構(gòu)造的活動,斷裂及構(gòu)造節(jié)理裂隙發(fā)育,為地下水的富集提供了良好的空間,在節(jié)理密集地帶或斷裂破碎帶附近地下水量較大,水量豐富,因此在隧道施工過程中,節(jié)理裂隙密集帶或斷裂破碎帶附近可能會遇到股狀涌水,應(yīng)做好引排水處理措施。(三)隧道涌水量預(yù)測本隧最大涌水量:Q平常期=56010m3/d,Q雨期=84015m3/d。三、總體方案、斜井反坡排水正常施工時:斜井采取反坡排水。反坡排水采取固定泵站與集水井(坑)相結(jié)合
5、的方式進(jìn)行抽排,斜井內(nèi)距掌子面200300m在洞側(cè)設(shè)置一臨時集水井,用于污水沉淀。固定泵站的位置根據(jù)具體施工時涌水量大小進(jìn)行設(shè)置。泵站安裝大功率水泵,分級將污水抽至洞口沉淀池再次沉淀達(dá)標(biāo)后排放。應(yīng)急抽水時:備用變壓器和備用抽水泵組成應(yīng)急排水系統(tǒng),水泵直接布置在出水點(diǎn),將高壓風(fēng)管改裝成排水管路。、正洞反坡排水正洞反坡排水階段為:斜井承擔(dān)的正洞開挖不具備順坡排水條件時必須采取反坡排水措施。在斜井與正洞交點(diǎn)附近設(shè)置一大型泵站(交叉口固定泵站),將匯集的水流通過斜井泵站抽排至洞外沉淀池。正洞反坡施工段水量較小時每隔300m設(shè)置一座集水井;當(dāng)開挖面遇涌水量較大時泵站設(shè)置在開挖面安全范圍內(nèi)。泵站抽排能力根
6、據(jù)該段涌水量設(shè)計;順坡排水施工里程段水流集中匯于斜井交叉口固定泵站。由于正洞坡度較小,集水坑每隔500米設(shè)置一處,為保證正洞車輛運(yùn)輸暢通,聚水坑結(jié)合橫通道或綜合洞室位置設(shè)置。聚水坑采用片石砌筑,坑內(nèi)采用水泥砂漿抹面,同時掌子面配備23臺污水泵,防止掌子面出現(xiàn)涌水。斜井采用機(jī)械排水,由于斜井洞口與正洞交叉口高差較大,為防止突然涌水,抽水設(shè)備選用大功率水泵,多級泵站抽水。施工工作面積水采用移動式潛水泵抽至就近的泵站或臨時積水坑內(nèi),其余已經(jīng)施工地段出水經(jīng)臨時集水坑自然匯積到泵站水池內(nèi)。由工作泵將水經(jīng)管路抽排至交叉口泵站,如此接力抽排到洞外污水池經(jīng)處理后排放。、排水供電布置根據(jù)建設(shè)單位“關(guān)于反坡排水隧
7、道需配置備用電源的文件通知”,結(jié)合所在區(qū)域的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)布局及施工現(xiàn)場實(shí)際情況。為保障洞內(nèi)抽水設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn),布置兩條高壓線路進(jìn)洞。分別是10KVA、35KVA線路,以避免某一電網(wǎng)停電對排水系統(tǒng)運(yùn)行造成的影響。、反坡排水實(shí)施方案1、斜井施工階段抽水方案抽水系統(tǒng)的布置:斜井施工過程中因涌水量較大,分別在X1K0+970、X1K0+480、X1K0+030里程處設(shè)置固定泵站,在X1K1+180、X1K0+670、X1K0+280處設(shè)置臨時泵站。具布置詳見圖1。供電系統(tǒng)的布置:斜井掘進(jìn)1100m后,為保障洞內(nèi)抽水設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn),布設(shè)高壓進(jìn)洞線路(10KVA),并安裝1臺800KVA變壓器,設(shè)置里程為X1K0
8、+3802、正洞施工階段抽水方案抽水系統(tǒng)的布置:進(jìn)入正洞施工后在DK481+800處設(shè)置固定泵站,在DK482+300、D3K481+300設(shè)置臨時泵站,正洞反坡施工方向分別布置排水系統(tǒng)。具體布置詳見圖2。供電系統(tǒng)的布置:在斜井X1K0+380處設(shè)置1臺800KVA變壓器為交叉口泵站供應(yīng)電源。從交叉口至貴陽方向1000m范圍內(nèi)排水用電由斜井X1K0+380處的變壓器直接引出。當(dāng)施工至1000m范圍外時,在DK481+964綜合洞室內(nèi)增設(shè)1臺800KVA變壓器,供貴陽方向的抽水用電。3、斜井階段與正洞階段設(shè)備及管路配置貴陽方向二根©200一根©150'70|一根
9、69;150站+97080L二根©200一根©150廣州方向一根©150一根©200二根©200一根©150一根©200一根©150©150©150©200©200©150©200©150©200©200©150©200©150©200©2001#:1852#:1853#:2854#:2855#:1856#:2857#:1858#:2859#:28510#:1811#:2812
10、#:1813#:2814#:28m/h,75m,55KWm/h,75m,55KWm/h,75m,90KWm/h,75m,90KWm/h,75m,55KWm/h,75m,90KWm/h,75m,55KWm/h,75m,90KWm/h,75m,90KW5m/h,75m,55KW5m/h,75m,90KW5m/h,75m,55KW5m/h,75m,90KW5m/h,75m,90KW圖1寶峰山隧道1#斜井.斜井施工階段反坡排水系統(tǒng)布置圖三根©200三根©200D3K481+300泵站貴陽方向二根©200廣州方向四根©200JDK481+800泵站©15
11、01#、#11#:185mh,75m,55KW©2002#5#9#©20016#D80QKVA四根©200一根©150四根©200一根©1501D離+300一根©帖1+96420019#、3#4#:285mth,75m,90KW、#、8#:285m/h75m,90KW、10#:285m/W5m,90KW、17#、18#:200h/h,25m,22KW22#、23#200m/h,25m2KW、20#、21#:20(m/h,50m,55KW圖2寶峰山隧道1#斜井正洞施工反坡排水系統(tǒng)布置圖四、設(shè)備選型配套1、設(shè)備選型的理論分析根據(jù)
12、一號斜井設(shè)計資料及涌水狀況,考慮到隧道突發(fā)涌水情況的出現(xiàn),其最大應(yīng)急排水能力應(yīng)達(dá)到31800m3/d,即每小時排水能力為1325m3/h,所有泵站排水管均采用鋼管進(jìn)行安裝。從正洞一級泵站到斜井三級泵站高差為4.64m,水泵考慮克服抽水高差以外,還考慮排水管道的水頭損失(即揚(yáng)程損失),按照如下公式計算水頭損失:hfLv2dj2g式中:入為水管摩阻系數(shù),采用的水管為普通鋼管,取值0.024;L為水管長度;d為水管內(nèi)徑;v為管內(nèi)流速,取2.5m/s;g為重力加速度,取9.81;以直徑為200mm為例,每1000m水管的水頭損失為38.5m,另外考慮每組管管均至少將安裝兩組閘閥、兩組單向閥及一組以上三
13、通或彎頭時造成的水頭局部損失,從正洞一級泵站至斜井三級泵站的排水理論所需揚(yáng)程為18.44m,另考慮到1.1以上的揚(yáng)程保證系數(shù),所配備的水泵均在48.72m揚(yáng)程以上。同理,斜井三級泵站至二級泵站高差37.89m,水管長度450m,配置水泵揚(yáng)程要在60.74m以上,二級泵站至一級泵站高差42.39m,水管長度490m,配置水泵揚(yáng)程要在67.38m以上,一級泵站至斜井口高差42.39m,水管長度560m(包含50m洞外管路),配置水泵揚(yáng)程要在70.35m以上根據(jù)對隧道內(nèi)涌水情況的分析,其緊急排水能力需達(dá)到1325m3/h以上,為此,斜井井身內(nèi)的管道布設(shè)應(yīng)以大管道為主,鋼管流速取值為2.03.0m/s
14、,應(yīng)急抽排水時加大水泵設(shè)備,管內(nèi)流速按2.0m/s考慮,其管道總斷面積應(yīng)達(dá)到0.184m2;按照正常排水考慮時,流速取1.5m/s,其排水能力為900m3/h,所需管道總斷面積為0.167m2。根據(jù)隧道晝夜涌水量并考慮一定的富裕系數(shù),在排水設(shè)備滿足要求的前提下,結(jié)合技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面進(jìn)行抽水鋼管直徑的選取d。d4Q/(Vp)其中Q為管流量(m3/s),Vp為管道允許流速(m/s),參考一般抽水鋼管流速取值為2.03.0m/s,根據(jù)上述公式計算結(jié)果如表1所示。表1管道直徑選取計算表序號計算管徑理論需要排數(shù)備注采取措施應(yīng)急排水正常排水11002422管徑太小,排數(shù)太多,不利于水泵配置舍棄215011
15、10排數(shù)多,不經(jīng)濟(jì)可以考慮320066比較經(jīng)濟(jì),實(shí)用可以考慮425044經(jīng)濟(jì),實(shí)用考慮530033管徑太大,不利于施工舍棄635022管徑太大,不利于施工舍棄為了提高抽水設(shè)備及管道的利用率,且確保有一定的富裕系數(shù),在進(jìn)入正常施工后,在斜井范圍內(nèi)采用不同管徑搭配使用,配四排©200、一排©150鋼管,另在突發(fā)涌水時啟動應(yīng)急預(yù)案,將高壓供水管和高壓供風(fēng)管用作排水使用。在水泵電機(jī)的選型,應(yīng)綜合考慮能量利用、電機(jī)功效、電機(jī)安全系數(shù)及揚(yáng)程等等,按以下經(jīng)驗(yàn)公式配備電機(jī)功率:電機(jī)功率=流量(m3/h)x揚(yáng)程(m)X9.81/(36OOx功效)電機(jī)功效一般取0.50.75,水泵越大,功效越
16、高結(jié)合市場現(xiàn)有水泵型號以及可能定型生產(chǎn)的規(guī)格,對擬使用的各種水泵功率計算如表2所示。表2水泵電機(jī)功率一覽表序號配套管徑揚(yáng)程(m)流量(m3/h)計算流速(m/s)安裝部位功效計算功率(KW)選用功率(KW)1200752852.521斜井泵站0.7083.21902150751852.903斜井泵站0.7054.01553200502061.826正洞泵站0.7040.10554200252001.769正洞泵站0.7019.4622根據(jù)目前涌水水位及容水量,為達(dá)到操作方面,作業(yè)循環(huán)時間短的目的,在水位降至安全水位之前,其主泵站均需隨著水位下降而移動,根據(jù)同類型號水泵配置情況,建立三組移動泵站
17、,采用輪胎行走式移動泵站平臺,除此之后,在每一作業(yè)面再設(shè)置24臺7.5kw水泵,以配合主泵站抽水及其它較小坑洼處積水,其主泵站具體配置情況如表3所示。五、排水系統(tǒng)1、管路根據(jù)洞內(nèi)最大水量情況,結(jié)合選配的抽水設(shè)備,管路均為無縫鋼管。突發(fā)涌水采用一套©325mm管路(高壓風(fēng)管)和用一套©100mm管路(高壓水管),作為應(yīng)急排水管路。2、臨時集水坑斜井內(nèi)臨時積水坑設(shè)在洞內(nèi)右側(cè),每隔300米設(shè)置一處(臨時泵站)。臨時積水坑尺寸為:15m(長)X4m(寬)x2.5m(深),容量150m3。正洞內(nèi)臨時集水坑每隔250米設(shè)置一處,臨時積水坑尺寸為:15m(長)X5.9m(寬)x1.6m(
18、深),容量141.6m3。3、固定泵站固定泵站為正洞泵站、斜井泵站。一號斜井由于高差較大(122.76m),斜井內(nèi)設(shè)固定泵站3處,泵站水倉結(jié)構(gòu)尺寸為:30m(長)x5.0m(寬)X2.8m(深),容量280m3。泵站設(shè)在進(jìn)洞左側(cè)。正洞反坡長度1740m,在1000m處設(shè)置泵站,泵站水倉為單幅仰拱施工后未施工的填充位置尺寸:30m(長)X5.9m(寬)X1.6m(深),容量283m3表2泵站布置表序號泵站名稱里程凈高差排水距離理論計算楊程配備揚(yáng)程使用情況備注1一級X1K0+97042.3956070.34575永久2二級X1K0+48042.3949067.3875永久3三級X1K0+03037.8945060.7475永久4正洞泵站DK482+3002.3453023.7525臨時5正洞泵站DK481+8004.64103048.7250永久6正洞泵站DK481+3002.2550023.6525臨時水泵配置情況斜井一、二、三級泵站各配置300m3/h、75m、90KW/h各5臺(一臺備用),200m3/h、75m、55KW/h各2臺(一臺備用)4、其他掌子面排水采用移動式水泵,管路為©159mm消
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