单线铁路长大隧道斜井反坡排水技术

摘要：长大隧道难题多，工期紧，风险高。施工中展开各项研究，制定多种切实可行的措施，精细管理，保证质量优良、安全受控、工期满足、效益良好。

关键词：单线铁路隧道排水技术

中图分类号： S276 文献标识码： A 文章编号：

前言

屏边隧道全长10381米，起讫里程为DⅡK60+875～DⅠK71+256，为蒙河铁路控制性工程，隧道埋深最大约660，通过区域沟谷发育，地表植被发育茂密，地表多出露多处泉水，沟谷中常年流水，隧道设计为进口向出口单面下坡，坡度分别为-20.2‰（坡长9025m）、-10‰（坡长650m）、及-1‰（坡长706m）。为加快施工进度，解决隧道的排水、通风等问题，在线路右侧DⅡK66+300处设一斜井，斜井长1218米，采用无轨运输方式，斜井洞口至正洞交汇点高差为103.7米，现就该隧道斜井段隧道施工中的反坡排水施工技术总结出来与各位同仁共勉。

隧道设计涌水情况

屏边隧道斜井施工段按照施工组织计划安排承担施工任务4165米，计划施工起讫里程为DⅡK63+835～DⅡK68+000，该段设计预测正常涌水量为16905m3/d，雨季最大涌水量约为25306m3/d。为了避免在预计可能遇到较大的涌水或突水，确保施工安全，在进行排水方案设计时按照雨季最大涌水量进行设计。

隧道排水方案设计

1、总体方案

排水总体方案采用固定泵站和移动泵站相结合的机械接力式排水。分别于斜井XDK0+020与XDK0+620处设置两处泵站，编号分别为X-1、X-2，在斜井辅助正洞出口方向设置四处泵站，里程分别为DⅡK66+308、DⅡK66+788、DⅡK67+268、DⅡK +748，泵站水仓编号分别为：XZ-1、XZ-2、XZ-3、XZ-4，斜井辅助正洞进口方向为顺坡排水，施工中两侧挖设水沟引排导入XZ-1泵站水仓中，在各泵站设置泵站水仓。在反坡排水施工的隧道掌子面设置移动泵站，挖临时排水坑，将掌子面的积水排到靠近掌子面的固定泵站水仓中，掌子面的移动泵站随开挖面的向前掘进向前移动。

2、排水系统设备、设施的选型配置

1）排水管路水泵选型，水泵及管路选型按照下表进行计算选型。

水泵及管路选择表

管路阻力换算扬程系数K

2）水泵及管路参数计算

a、正洞洞身3级泵站（XZ-2、XZ-3、XZ-4）

水文情况：该段设计总涌水量25306m3/d(1055m3/h)。

水泵功率计算：P=（（ρ×g×Q×H）/3600）/(1000×η)

P-水泵功率，KW；

ρ—水的容重，1000kg/m3；

Q-流量，m3/h；

H-扬程，每两级泵站间高差9.7米，计算取10米；

η—水泵效率，取0.7

P=（（1000×9.8×（25306÷24）×10）/3600）/(1000×0.7)

=41KW

按80%储备功率：P=41×1.8=74KW

排水管直径计算： D2=Q/3600/π

=(25306/24)/3600/π

D=300cm

水泵扬程计算：（取i=20.2‰，i为隧道纵坡）

利用综合洞室间距480m高差为9.7m，故K取0.5

H=(L1+L2)sinα(1+K)

=480×sin(（0.0202）)×（1＋0.5）

=14.5m

屏边隧道斜井正洞3级泵站（XZ-2、XZ-3、XZ-4），每级泵站配备污水泵3台（1台备用），功率≥50KW/台，扬程≥15米/台，流量≥520m3/h/台；排水管路选用3根φ200钢管，能够满足排水要求。

b、正洞洞身泵站（XZ-1）

XZ-1泵站设于洞身DⅡK66+308处，下级泵站位于斜井井身XDK0+020处，两处泵站高差相等（1090.41）。

水文情况：斜井辅助正洞段设计总涌水量25306m3/d(1055m3/h)。

水泵功率计算：P=（（ρ×g×Q×H）/3600）/(1000×η)

P-水泵功率，KW；

ρ—水的容重，1000kg/m3；

Q-流量，m3/h；

H-扬程，每两级泵站间高差0米，计算取1米；

η—水泵效率，取0.7

P=（（1000×9.8×（25306÷24）×1）/3600）/(1000×0.7)

=4.1KW

按80%储备功率：P=4.1×1.8=8KW

排水管直径计算： D2=Q/3600/π

=(25306/24)/3600/π

D=300cm(2根Φ200钢管)

屏边隧道斜井正洞XZ-1泵站，配备污水泵3台（1台备用），功率≥4KW/台，流量≥520m3/h/台；排水管路选用3根φ200钢管，能够满足排水要求。

c、斜井井身泵站（X-2）

水文情况：该泵站承担正洞总涌水量25306m3/d(1055m3/h)排水任务，下级泵站位于斜井井身XDK0+620处，两处泵站实测高差52.6米。

水泵功率计算：P=（（ρ×g×Q×H）/3600）/(1000×η)

P-水泵功率，KW；

ρ—水的容重，1000kg/m3；

Q-流量，m3/h；

H-扬程，每两级泵站间高差52.6米，计算取53米；

η—水泵效率，取0.7

P=（（1000×9.8×（25306÷24）×53）/3600）/(1000×0.7)

=217KW（75KW抽水机3台）

排水管直径计算： D2=Q/3600/π

=(25306/24)/3600/π

D=300cm（φ200管道3条）

水泵扬程计算：（取i=8.8%，i为隧道纵坡）

泵站间距600m高差为53m，故K取0.3

H=(L1+L2)sinα(1+K)

=600×sin(（0.088）)×（1＋0.3）

=69m

屏边隧道斜井正洞XZ-2泵站配备污水泵3台，功率≥75KW/台，扬程≥70米/台，流量≥520m3/h/台；排水管路选用3根φ200钢管，能够满足排水要求。

d、斜井井身泵站（X-1）

水文情况：该泵站承担正洞总涌水量25306m3/d(1055m3/h)排水任务，抽排至洞外，两处实测高差51.1米。

水泵功率计算：P=（（ρ×g×Q×H）/3600）/(1000×η)

P-水泵功率，KW；

ρ—水的容重，1000kg/m3；

Q-流量，m3/h；

H-扬程，每两级泵站间高差52.6米，计算取53米；

η—水泵效率，取0.7

P=（（1000×9.8×（25306÷24）×51.1）/3600）/(1000×0.7)

=210KW（75KW抽水机3台）

排水管直径计算： D2=Q/3600/π

=(25306/24)/3600/π

D=300cm（φ200管道3条）

水泵扬程计算：（取i=8.7%，i为隧道纵坡）

泵站间距598m高差为52m，故K取0.3

H=(L1+L2)sinα(1+K)

=598×sin(（0.087）)×（1＋0.3）

=68m

屏边隧道斜井正洞XZ-2泵站配备污水泵3台，功率≥75KW/台，扬程≥70米/台，流量≥520m3/h/台；排水管路选用3根φ200钢管，能够满足排水要求。

3）、水仓的设置

根据设计涌水量情况，结合水泵的安设空间、人员操作空间和结合隧道避车洞的设置情况，正洞水仓容水量采用160m3：正洞水仓容水量采用30m3。

长大隧道难题多，工期紧，风险高。建设这类隧道，必须有相对成熟的管理经验、组织经验，并确保有一支精干高效的队伍。施工中不断总结，展开各项研究，制定多种切实可行的措施，精细管理，保证质量优良、安全受控、工期满足、效益良好，顺利完成蒙河铁路的建设，向业主和集团公司上缴一份满意的答卷。