浅谈反坡施工长大隧道分级抽水再利用技术

浅谈反坡施工长大隧道分级抽水再利用技术

高阳王冠

中交一公局厦门工程有限公司厦门361000

摘要：目前由于交通运输飞速发展，高速公路以及铁路隧道等工程数量越来越多，在高速公路建设过程中经常会遇到许多地质问题，其中最主要的就是隧道施工。长大隧道施工的时候经常会出现隧道富水等地质的情况影响到整体施工进度，这种地质情况一般相对比较复杂，围岩的稳定性也相对比较差，地下水浸泡围岩造成岩质变差，因此经常会造成小型塌方或者是掉块的情况，同时富水隧道基层施工存在很大的质量银黄。这时候就需要在施工的时候采用安全、快速、稳定的抽水方案。基于此，本文将会重点分析下坡隧道的的抽水方案以及再次利用的技术，以此给相关工程施工带来一定的参考。

关键词：长大隧道；富水隧道；反坡抽水；水资源再利用

前言

隧道富水、隧道涌水在隧道施工过程中是一种常见的地质问题，水对工程施工尤其是隧道施工而言，是有百害而无一利，在反坡隧道施工中影响尤为严重，对围岩浸泡影响围岩稳定性，影响现场施工环境，造成隧道基层软弱，给隧道施工带来极大的阻碍，还会延误工期，增加施工成本，埋下工程质量隐患。通过对风洞山隧道进口分级抽水并对水资源再次利用分析和研究，总结出施工技术，对后期相类似工程提供参考。

1工程概况

风洞山特长隧道全长4906m，为分离式隧道，右洞全长4902m，左洞全长4911m，在CPA2合同段内，本隧道长度为2259.5m（右洞起止桩号为YK11+443～YK13+700，长2257m；左洞起止桩号为ZK11+458～ZK13+720，长2262m）。右洞进口桩号YK11+443，设计标高为135.93米，出口桩号为YK16+345，设计标高为82.07米，长4902米，纵坡为-1.128%的单向坡；左洞进口桩号为ZK11+458，设计标高为135.79，出口桩号为ZK16+369，设计标高为81.71米，长4911米，纵坡为-1.1235%的单向坡。

2水文地质

图1隧道内裂隙水现场情况

风洞山隧道区地表水主要有南阳水库坝前到岭顶养鳗场的北东向沟谷与南阳村的东南侧的北东向沟谷中的两条常年流水的山间溪流，山体中大多沟中流水多汇集于这两条溪流。主要接受大气降水的补给，受季节性影响变化较大。隧道K12+580~K13+550北侧830~1700米处，有一“南阳水库”，呈北东向狭长状，水库面积约110000m²，水深3~8米，为江田镇一级饮用水源地，水库高程约280米，位于隧道标高以上。施工开挖及成洞后使该区域地下水原有的迳流方式发生变化，通过穿过该水库断层F05入渗风洞山隧道，从而造成水库水位下降并降低围岩级别。该地下水主要为风化带网状孔隙裂隙水、基岩裂隙水及构造裂隙水，孔隙裂隙水赋存于第四系残坡积层底部及基岩风化带，基岩裂隙水赋存于基岩的裂隙中，受构造发育情况控制，一般地区其富水性及导水性弱，构造裂隙水主要赋存于构造破碎带、岩性接触带中，其富水性、导水性较好，主要接受大气降水及地下水侧向补给，水量变幅较大。雨季勘察期间，进、出洞口附近测得地下水水位埋深均高于洞顶。根据采样分析成果，该隧道场址区地下水、地表水对混凝土无腐蚀性。经计算，隧道单洞最大涌水量Qo约为14000-14100m3/d，正常涌水量Qs为9200-9400m3/d。

3地下水处理原则

风洞山隧道区域位于长乐--南澳北东向断裂构造带和平潭--东山北东向断裂构造带的北部。北东向为主体构造，断裂构造十分发育。同时工程区又位于我省东南沿海动力变质带上。经地表调绘、浅层地震物探及钻探成果揭露：影响该隧道的主要有南厝断裂F03、上垄断裂F04和F04A、门口楼断裂F05和南阳断裂F06A和F06B等六条断裂带。隧道开挖横穿上述6条断裂带，地下水经裂隙涌入隧道，造成隧道裂隙水丰富。同时隧道为特长隧道，反坡抽水难度大，经研究分析，一方面将地下水抽出隧道，排至洞口河沟；另一方面，考虑到隧道施工用水来自江田镇自来水厂饮用水保护区，征迁协调难度较大，故利用增压泵等设备，将地下水再利用，为隧道爆破钻孔、衬砌养护等提供水源。

4分级抽水

风洞山隧道进口为下坡洞，至2017年10月左洞掌子面里程ZK14+410，洞口桩号ZK11+458，进洞2952米，纵坡1.1235%，洞口到掌子面高差33米。为了更快的将洞内涌水抽出，保证隧道的正常施工，采用分级抽水的方式抽水。在掌子面往洞口方向5米位置，挖出两侧排水沟，作为一级集水箱，每侧放置两个7.5KW的水泵；在整平层两侧端头前两米，同样挖出两侧排水沟，作为二级集水箱。二级集水箱一方面汇集掌子面至调平层端头这段洞身的裂隙水，另一方面汇集从二衬后经纵向排水管排出的地下水。二级集水箱内视现场地下水量的大小放置水泵，一般放置一个15KW的水泵，将水抽至三级集水箱。一级集水箱内水泵将水抽至二级集水坑内，这段距离短，考虑到出渣、爆破等问题，这段水管需要能随时拆卸，故采用150mm的软管连接。第三级集水箱设置在二衬施工已完成段。二级与三级集水箱质检的距离随着洞身开挖及二衬施工而拉长，当二级与三级集水箱间距超过500米时，则增加集水箱作为新的三级集水箱，原三级集水箱则推为四级集水箱。三级集水箱用8mm钢板焊成，为3×1.5×1.5的长方体水箱，水箱大里程方向连接219mm钢管，与整平层端头水泵相接，钢管与二级集水箱内水泵采用150mm软管连接，三级集水箱另一端接18.5KW离心泵，将水送至四级集水箱。四级集水箱（超过四级集水箱配置类似）配置同三级集水箱，四级集水箱同三级集水箱间距500米。如此循环，一级一级将地下水资源抽出洞外。

图2风洞山隧道进口分级抽水示意图

为减少人工投入，在每个水箱上设置水位控制阀。使用自动抽水装置，当水位上升至距水箱顶30cm左右，增压泵通电排水；当水位下降至水箱底一定高度，则增压泵断电蓄水。该装置可经市场购买，此处不再赘述。

5水资源再利用技术

风洞山隧道进口洞口位于江田镇南阳村河沟段，施工用水水源来自江田镇饮水保护区，秋冬季节，自然降雨聚减，河沟内水源不足，造成隧道施工无水可用。同时在水资源贫瘠时候，江田自来水厂多次破坏水雾抽水泵、水管，为此，将地下水再次利用十分必要。

（1）在洞外集水接至高位水池再利用水资源

在洞口位置较低处设置集水箱，使用8mm钢板焊接成长宽高5m*3m*3m的集水箱，集水箱旁设置长宽高1m*3m*1m的沉淀箱，沉淀箱顶开30cm*30cm方形排水口，沉淀箱高于集水箱30cm。通过沉淀箱，将隧道内排出的地下水中混杂的泥沙沉淀，上层的清水引排至集水箱内。在集水箱内设置增压泵，将水抽至临时高位水池，再次利用。

图3隧道扣排水再次利用示意图

（2）在隧道内水箱上增压将水接至高压水管再次利用水资源。

在隧道内集水箱旁增加一个水箱，用于沉淀引排到水箱中的地下水。沉淀箱高于集水箱50cm。地下水经水管引排至沉淀箱，泥沙沉淀，清水自然流至集水箱中。集水箱外接两个增压泵，一个增压泵接下级集水箱，一个接至进洞高压水管，增压泵后水管设置水阀。隧道掌子面未打钻，即隧道内不需要使用高压水时，关闭连接至高压水管上的增压泵，同时关闭该管道水阀，打开连接下级集水箱的增压泵和水阀，将水分级排出洞外。隧道掌子面打钻需要用到高压水时，关闭连接至下级集水箱的增压泵及水阀，打开连接至高压水管的增压泵及水阀，将水汇入高压水管，为掌子面打钻提供高压水。

图4隧道内排水再次利用示意图

6结束语

反坡施工的长大隧道富水在施工过程中地下水给工程顺利进行造成极大阻碍，容易埋下质量隐患。要是无法做好排水工作，隧道内施工都将被暂停，同时隧道基底泡水，基底不实，易造成调平层断板等质量病害。从环境保护方面而言，也节约了隧道施工用水，保护了水资源，降低了施工成本。本文结合风洞山特长隧道进口分级抽水并再利用的施工经验，为今后反坡施工的长大隧道抽水提供了新的抽水思路，开阔了视野，值得广大施工技术人员的参考。

参考文献：

[1]公路隧道施工技术规范JTGF60-2009[S].北京：人民交通出版社.2009

[2]福建省高速公路施工标准化管理指南-隧道工程[S].北京：人民交通出版社.2013

[3]公路隧道施工技术细则JTG/TF60-2009[S].人民交通出版社.2009

作者简介：高阳，男，1992年3月，本科，助理工程师；

王冠，男，1991年11月，本科，助理工程师。