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新建张家口至唐山铁路ZTSG-2标段燕山隧道4#斜井正洞反坡排水施工方案中国中铁编制：审核：审批：中铁隧道集团张唐铁路项目经理部二〇一二年六月二日燕山隧道4#斜井正洞反坡排水施工方案一、编制依据1、燕山隧道相关设计文件及图纸资料；2、隧道施工规范；3、燕山隧道施工组织设计；4、适用于铁路施工的规范、标准等文件；二、编制原则1、斜井及通过斜井施工正洞段均为反坡排水，通过移动潜水泵将水抽至集水箱，再由集水箱抽至泵站排至洞外沉淀池，再由沉淀池排至河道内。2、在施工发生大涌水时，水量超出泵站的能力，将下坡段掌子面段作为临时水仓，但是必须保证施工人员及机械设备能够有及时撤离掌子面。3、如涌水量大，产生了灾难性的后果，在确保抢险人员生命安全的情况下，及时采取有效的抢救方案，减少人员伤亡程度，降低灾害损失，积极组织人力、物力、财力全力抢险救灾，处理涌水，尽快恢复正常施工生产。三、工程概况燕山隧道位于河北省张家口市境内，隧道起迄里程DK52+950～DK74+106(右线YDK52+960～YDK74+114)，全长21154m(右线21153m)。隧道为双洞单线隧道，最大埋深557m。洞内线路纵坡为5.1‰的单面坡，出口端位于曲线上，其余均位于直线上。燕山隧道4#斜井采用无轨运输双车道斜井，斜井平距1465m，斜长度为1472m。斜井与正洞交于DK64+300，夹角为49°，斜井井口与井底高差为143.63m，从洞口到洞底每隔250m设置一处长度为25m、坡度为3%的缓坡段。按照当前的隧道施工组织设计安排承担左线进口方向改DK63+407～DK64+300段，长度893m的施工，左线出口方向改DK64+300～DK65+042段，长度742m的施工；同时施工右线进口方向改DK63+413～DK64+306段，长度893m的施工，右线出口方向改DK64+306～DK65+060段，长度754m的施工。四、工程地质根据区内水文地质调查及对图纸资料的设计情况，区内地下水发育，涌水情况统计见下表。表14#斜井涌水量统计表序号里程正常涌水量Qst（m3/d）最大涌水量Qmax（m3/d）渗透系数（m/d）地质情况14斜14+65～4斜10+18/215.270.035新黄土，黄褐色，粉质粘土，粗圆砾土，卵石土，粗角斜长片麻岩，弱风化，（WT2-2）4斜4+00～4+75，（WT1-1）4斜4+85～4斜5+25，（WT2-3）4斜7+25～4斜7+55低阻异常段，呈散体状结构。24斜10+18～4斜8+6835010000.03534斜8+68～4斜5+60100025000.03544斜5+60～4斜0+00200045000.030角闪斜长片麻岩，弱风化，（WT2-1）4斜1+50～4斜3+00低阻异常段，节理发育，呈碎石状结构。表24#斜井进正洞（左线）设计涌水量统计表序号里程正常涌水量Qst（m3/d）最大涌水量Qmax（m3/d）渗透系数（m/d）地质情况1改DK63+407～改DK64+5305000110000.030角闪斜长片麻岩，弱风化（WT1-9）改DK63+375～改DK63+450，呈碎石状结构。（WT1-10）改DK64+415～改DK64+533低阻异常段（F10）,(F10)物探推测断层带，呈碎石状结构。2改DK64+530～改DK65+0427500120000.300改DK64+530～改DK64+690段,断层破碎带，呈散体状结构。改DK64+690～改DK64+882段,角闪斜长片麻岩，弱风化,呈碎石状结构。改DK64+882～改DK66+042段,角闪斜长片麻岩，弱风化,断层破碎带，（WT1-11）改DK64+900～改DK65+020，低阻异常段，呈散体状结构。表34#斜井进正洞（右线）设计涌水量统计表序号里程段正常涌水量Qst（m3/d）最大涌水量Qmax（m3/d）渗透系数（m/d）地质情况1改YDK63+413～改YDK64+510450080000.030角闪斜长片麻岩，弱风化物探推测断层带，呈碎石状结构；节理裂隙发育，呈块状结构；角闪斜长片麻岩，弱风化，物探异常段，断层破碎带，节理裂隙发育，呈碎石状结构。2改YDK64+510～改YDK65+0608000170000.30改DK64+510～DK64+698段,断层破碎带，呈散体状结构。改DK64+698～改DK64+860段,角闪斜长片麻岩，弱风化,节理裂隙发育，呈碎石状结构。改DK64+698～DK65+060段,角闪斜长片麻岩，弱风化,断层破碎带，呈散体状结构。从上表中可见，斜井设计正常涌水总量为3350m3/d，正常最大涌水总量为8215.27m3/d。正洞左线设计正常涌水总量为12500m3/d，正常最大涌水总量为23000m3/d;正洞右线设计正常涌水总量为12500m3/d，正常最大涌水总量为25000m3/d。五、抽水形式选择斜井主排水采用2级泵站接力抽排的形式。为了防止突然大规模涌水或是停电造成的大型抽水设备、电力设施被水淹没，在距斜井井底120m处设置大型抽水站，并由高压电缆将洞外10KV高压电引入洞内，在抽水站旁设置大容量变压器1台。斜井与正洞交汇处设置集水坑，水经沉淀后由大流量单级离心泵抽至大型抽水站，最后由大型抽水机直接抽至洞外。六、设备选型及管路布置考虑施工期间的注浆止水等堵水措施的采取，施工期间的斜井及正洞的正常总水量按照10000m3/d考虑，即416.7m3/h。斜井斜长度1472m，斜井井口与井底高差143.63m。排水管使用2趟φ200mm的排水管路（2趟φ200mm的高压风管为备用）。（1）、水站座泵选择在流量Q=416.7m3/h时，管路损失计算过程如下：V=Q/F=Q/πr2=416.7÷(3.14×0.001×3600)=3.68m3/s；V2/2g=3.68÷(2×9.81)=0.187m/s；H沿损失=λ×L/D×V2/2g=0.02×1472÷0.2×0.187=27.52mH局损失=（止回阀2个，约1%+90°弯头1个，约3%）=101×4%=4.04mH总损失=27.52+4.04=31.56m其中V：流速，Q：流量，F：管路截面积，λ：沿程阻力系数，L：管路长度，D：管路直径。根据以上计算，水泵扬程应大于143.63m+31.56m-12.72=162.47m，选用4台D280-45×4型泵，流量Q=280m3/h时，扬程H=180m，配用电机：N=220kW/380V，能满足要求。2台同时工作，1台备用，1台检修。（2）、井底水站水泵选择井底水站至大型抽水站坡段长度为120m，按照坡度为10.6%计算高差为12.72m，通过相同计算可知井底泵站配置150WQ-200-30-30型号，流量Q=200m3/h时，扬程H=30m的无堵塞潜水污水泵5台，3台工作，1台备用，1台检修。（3）、斜井及正洞施工排水平面布置图沉淀池大型泵站变压器室隧道左线隧道右线横通道横通道小型泵站图例：排水管道排水沟斜井唐山沉淀池指定地点斜井洞口小型泵站张家口4#斜井及正洞施工排水平面布置示意图七、水仓设置斜井最大设计涌水量为10000m3/d。水仓的容量根据设计文件，即水仓容量按30min的汇水量设计，30min的最大汇水量为208m3，抽水泵站水箱按20m×2m×3m=120m3，水箱旁设置4台D280-45×4型泵压水通过排水管路排至洞外沉淀池。井底集水仓容积按10m×4m×3m=120m3考虑，集水仓中间设置隔离墙（预留排水缺口），作为临时污水沉淀池，通过沉淀池流入至另一边的集水仓内，集水坑仓水通过150WQ-200-30-30型水泵吸水通过管路至大型泵站水箱，沉淀池设在斜井井底左侧10m位置，与排水管路同侧，便于清淤。采用钢板焊接加工水箱尺寸:20m(长)×2m(宽)×3m(高)220kw离心泵尺寸：3m(长)×1.3m(宽)隔板排污阀变压器洞室斜井中线斜井口斜井底说明：1、图中标注尺寸以cm计；抽水泵站平面布置图铺底面标高水箱水泵1水泵2水箱4#斜井井身泵站横断面及纵断面图450300100010085045030040010045020集水坑泵站预留位置集水坑泵站预留位置沉淀池4#斜井井底集水坑及沉淀池图八、供电方案及应急供电方案由于抽水机都是大功率用电设备，洞内供电采用50平方高压电缆将洞外10KV高压电引入洞内，根据以上抽水机的配置抽水站需配置一台1250KVA的变压器。当网电停电后，应急电源的能力应能够满足排水、洞内照明需要，洞内必须保证2台220KW多级离心泵、3台30KW污水泵抽水，排水用电功率为530KW，照明20KW，共计550KW，根据以上计算，洞内设置双回路电源，备用1台800KW的发电机作为应急电源。由于停电后通风机无法工作，洞内没有新鲜空气供应，因此800KW发电机只能设置在洞外，通过洞外800KVA变压器向洞内变压器反送电。九、设备配置表表2设备选型配置表序号设备名称型号流量m3/h扬程（m）数量（台）备注1无堵塞潜水污水泵65WQ30-50-113050142150WQ-200-30-301503053离心泵D280-45×428018044变压器1250KVA15发电机800KW16钢管φ2007400m注：①、其它小型抽水设备按照需要进行适量配置；②、在施工过程中如果水量较图纸资料变化较大，设备配置可以根据实际情况适当调整；十、预测预报施工至设计图的电阻异常段或地下水发育段时，实施TSP超前地质探测预报。根据TSP预报的结果，在可能发生涌水的地段进行超前地质钻探，验证地质情况。根据实际的地址情况，采取有针对性的施工方案。在TSP探测可能存在涌水的地段前10m位置，实施超前地质探孔，探孔设置孔口管，并安装阀门。如果将地下水打漏，水量、水压很大，停止钻孔，关闭阀门，控制出水量，减小排水压力。根据水量、水压情况，及时通知相关各方，制定施工方案。每循环开挖钻眼过程中，采用5m长钻杆进行超前钻探，发现异常情况，及时停止开挖施工。采取超前地质探孔验证或采取帷幕注浆等施工方案。十一、成立涌水应急小组组织机构及职责1、应急小组成员及联系电话职务姓名部门联系电话备注组长黄元庆行政18932738877副组长王元俊党总支13333137599成员冯均明4#斜井副经理18932631622成员李海平办公室主任18932625222成员陈凌技术主管18932636955成员惠国挺机械主管18693213241成员康伟材料负责人15982938198成员吴廷森安质部长15373627691成员唐波机械队队长15081329501成员任兴作业队189032337782、组长职责（1）、对公司的安全生产负全面领导责任和直接领导责任。（2）、应宣传、贯彻执行各种安全生产法律、法规及制度。（3）、定期向企业职工代表大会报告安全生产情况。（4）、贯彻和落实各级安全生产责任。（5）、定期听取安全情况汇报，研究和解决施工生产中的安全问题。（6）、组织审批防止突泥涌水施工安全技术措施，积极采纳合理化建议，总结推广（7）、安全生产中的新技术、新工艺、新设备。（8）、组织大型安全检查和安全活动，加强安全教育。（9）、组织发生突泥涌水事故时的抢险救援工作，并主持重大伤亡事故的调查分析，（10）、提出处理意见和改进措施，并督促落实。3、副组长职责（1）、在组长的直接领导和指挥下进行各项安全工作，对项目部施工生产的安全负具体领导责任。（2）、认真贯彻执行安全生产的各项法律、法规、制度、标准和条例，负责制定和落实防止突泥涌水的施工安全技术措施。（3）、不违章指挥，经常组织安全检查，清除事故隐患。（4）、制止违章作业。（5）、坚持对职工进行经常性的安全教育。（6）、当发生突泥涌水事故时，负责组织领导应急小组进行抢险救援工作。4、成员职责（1）、在分部领导下，认真执行各项安全生产技术措施。（2）、对安全生产积极提出合理化建议。（3）、当发生突泥涌水事故时，在应急小组领导的指挥下，进行各种抢险救援工作，积极参加事故原