浅议隧道斜井排水施工技术

浅议隧道斜井排水施工技术

【摘要】制定合理的排水方案选择合适的抽水设备是确保隧道正常施工的关键。完善的排水设施可以有效的保证隧道的正常施工，可以降低施工成本，最终取得质量与效益的双赢。

【关键词】隧道斜井 ， 反坡排水，正常施工

【 abstract 】 make rational drainage scheme selection suitable pumping equipment is to ensure that the tunnel normal construction key. Perfect drainage facilities can effectively ensure the normal tunnel construction, can reduce the construction cost, quality, and efficiency of the win win.

【 key words 】 inclined tunnel, the slope drainage, normal construction

一、排水装置计算、选择

计算原则：在管道挂污造成经济流速降低、无法停止隧道掘进而进行管路疏通的实际情况下，使水泵、管路等排水设施完全满足使用要求，将排水工序对隧道掘进施工的影响减小到最低。

（一）、斜井底泵站计算：

1、选择水泵

根据水泵厂家提供扬程损失经验公式复核H2=95.7+98×0.6=154.5m。

根据此结果，决定斜井井底泵站水泵主要选用卧式多级离心泵。

经查阅水泵型号表和考虑现场实际情况：选择100TSWA卧式10级离心泵一台（流量69m³/h、扬程156m、功率55KW）+125TSWA卧式8级离心泵一台（流量90m³/h、扬程172.8m、功率90KW）。

2、选择管路

（1）、由于正洞大里程方向施工主要是顺坡排水，主要是正洞小里程方向和斜井段反坡排水，所以在斜井段布置一主排水管道。

（2）、计算管路有效流水管径

考虑挂污损失有效管径0.1，则实际管径应为d=158.7mm/0.9=176.3mm.

根据管材允许应力（Rz通常取780-980，此处取790）计算管壁厚δ=1×10-3+5.222×10-2×H0×d÷Rz=1×10-3+5.222×10-2×100.7×0.176÷790=2.2㎜，考虑到排水管需焊接法莱盘，为保证焊接质量，取厚度4㎜，满足管道压力。

综合比选结果：管道型号选择Φ190*4mm。

（二）、小里程方向泵站计算：

1、选择水泵

（1）、排除最大水量19.2m³/h所必须水泵排水量QB=24×19.2/t=24×19.2/18=25.6m³/h（t值经验值为16-20h，此处取18h）。

（2）、根据现场实际情况（最前方泵站必须随掘进而移动），正洞可采用移动水箱+固定水箱（在距斜井600米处设置固定水箱）的排水方式：

固定水箱在600米位置设置1处（每处水泵流量≥25.6m³/h、扬程≥45.2m≈（600×0.012+60×0.6+2））；

（3）、在此验算移动水箱+固定水箱的排水方式，为减小抽水管理工作量，固定水箱处加设浮标自动控制水泵抽水开关。

查阅中型潜水泵型号表，在满足扬程≥45.2米、流量≥25.6m³/h的要求下，可选择： QY65-60/3-15型4级潜水泵。

（4）、为确保排水影响施工程度最低，泵站布设水泵必须排除最大涌水，要求潜水泵正常使用一台，同时每个泵站预备一台。

为保证掌子面积水可迅速排除，掌子面准备2-3台低扬程、高流量的轻型污水泵，接消防水管或橡胶管，将掌子面积水抽至移动泵站。

2、选择管路

计算管路有效流水管径

考虑挂污损失有效管径0.15，则实际管径应为d=75.2mm/0.85=88.5mm.

根据管材允许应力（Rz通常取780-980，此处取780）计算管壁厚δ=1×10-3+5.222×10-2×H0×d÷Rz=1×10-3+5.222×10-2×17×0.0885÷790=0.08㎜，现场正在使用的型号为Φ110*5mm，满足管道要求。

综合考虑后：管道型号选择Φ110*5mm。

3、各级水容器容积验算

①、正洞固定水箱

考虑因素：管道有效流水内径75.2mm；流速1.6m/s；沉积淤泥厚度0.5m；水箱最高水位距水箱顶0.3m；自动水位控制器开关间隔时间9分钟，则：

水箱最小有效容积：（（0.0752÷2）2×3.14）㎡×1.6m/s×300s=0.68m³

水箱尺寸：1m×1m×1.8m

潜水泵悬挂于水箱内，进水口距离箱底0.5米，水位控制器的浮标控制水位距离箱顶0.3m。

②、斜井底部大水仓

考虑因素：该泵站进水量；最大沉淤厚度0.5m；水仓清淤、替换损坏水泵等时间20分钟，则：

水仓最小有效容积：85.2m3×20/60=28.4m3

水仓尺寸要求：容积达到28.4m3的前提下，深度加深0.5m。

水仓型式：洞内开挖储水坑（储水坑包括沉淀池、抽水池各1个）或加工铁皮箱（5m×6m×1.5m）。

二、排水施工方案

1、指导思想:依据计算结果所要求的管路型式、水泵型号，配足排水设备，确保排水能力。将抽水工作纳入工序管理。

2、不同施工段排水系统设置

2.1 斜井施工段排水系统

斜井井身施工过程中的排水，在离掌子面附近设置一个2m×2m×1.8m的铁皮箱，采用小型潜水泵将水抽到铁皮箱内，采用75TSWA卧式10级水泵一台（流量36m³/h、扬程115m、功率22KW），布设Φ75*3.5mm管路，将水排出洞外，为预防抽水机故障，同时预备2台同型号抽水机。

2.2 斜井底部总泵站排水系统

当斜井施工至井底时，在斜井底部设置永久泵站，泵站包括沉淀池、抽水池和大型水泵，泵站的排水能力满足斜井和正洞的出水。斜井与正洞相交位置设置一个大型水仓，选择100TSWA卧式10级离心泵一台（流量69m³/h、扬程156m、功率55KW）+125TSWA卧式8级离心泵一台（流量90m³/h、扬程172.8m、功率90KW）。

铺设Φ190*4mm管路做为排水管。为了防止抽水机故障情况，同时预备2台同型号抽水机。如遇水量突增、停电、水泵损坏等情况时，启动储备排水设备。在总泵站管路安装水表一处，记录排水量，为动态优化排水方案、措施提供计算参数。

2.3 正洞排水系统设置

正洞大里程方向为顺坡排水，不考虑设置抽水设备，利用排水沟引排至斜井水仓，然后排出洞外。

考虑在600m位置设置一个≥0.68m³的水箱。水箱处配备2台QY65-60/3-15型3级潜水泵采用分级排水方式将正洞内水抽至斜井设置的水仓。正洞铺设一趟Φ110*5mm的排水管道。在掌子面处设置一个小型临时集水坑，已施工段出水沿水沟顺坡汇入集水坑中，在离掌子面50～70m的位置设置一个≥7.2m³的移动水箱，采用小型潜水泵将水抽到移动箱内，然后用QY65-60/3-15型3级潜水泵抽排至上一级水箱中。

为防止已施工地段二衬排水系统所排水回流至掌子面以及管道漏水等因素造成电力徒损耗，在每个固定水箱附近，将路面汇水集中至中心水沟，利用小型水泵抽排至固定水箱。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。