１．施 凌 晦瓣技术 ． １强富水地层大流量隧洞逆坡施工排水技术 沙宗天 ，陈寿根 ，陈 亮 （１．中铁二局第二工程有限公司，四川成都６１００３１；２．西南交通大学，四川成都６１００３１） 【摘要】锦屏水电站引水隧洞西段施工于Ｋ４＋４５０左右进入白山组强富水地层，水流量大，压力大。 由于原设计的施工排水洞未能按期完成，造成逆坡施工，排水压力极大。本研究针对其工程特点，结合隧洞 施工和现场试验，对富水地层大流量隧洞逆坡施工排水技术进行了较深入的研究，解决了隧洞逆坡施工排水 难题，可为今后类似工程提供有价值的参考。 【关键词】 隧洞施工；逆坡排水； 强富水地层； 大流量 【中图分类号】Ｕ４４９．５ 【文献标识码】Ｂ １工程概况 Ａ线辅助洞排出洞外（图１）。 锦屏水电站共有４条相互平行的引水隧洞，洞线长度约 ３排水系统施工和安装方案 １６．６７ ｋｍ，开挖洞径约１４ ｍ。引水隧洞横穿锦屏山脉，上覆 排水系统的施工工程量较小但工序较多，施工顺序依次 岩体最大埋深约２ ５２５ ｍ，一般埋深１ ５００～２ ０００ ｍ，埋深大于 包括洞挖、支护、竖井、路面及基础混凝土、管路安装、水泵安 １ ５００ ｍ的洞段占全隧总长的７５．２％。引水隧洞纵断面从西 装、电缆及控制系统铺设、检修栈桥、沉渣池及滤渣网、调试 段起为水平坡，４ ０００／／１（ＤＫ４＋０００）后为下坡，最大纵坡为 等工序。 ０．３６５％。隧洞由东、西两端掘进施工，西段采用矿山法施 ３．１抽水竖并施工 工，在桩号ＤＫ４＋４５０后进入Ｔ：ｂ白山组强富水地层。为解 抽水竖井连通引水隧洞内的集水井和交通辅助洞的Ａ 决该段逆坡施工排水问题，专门设计了一条先行的施工排水 线，竖井直径１．４ｍ，竖井总高度约为６５ｍ。采用反井钻机施 洞，拟通过３条横向排水通道将引水隧洞和施工排水洞相 工，先按设计在辅助洞Ｂ线８ 通道口定位，然后进行反井钻 连，将掌子面揭露出的地下水通过抽排至横向排水通道，并 机固定安装，安装时通过全站仪调整钻孔方向和角度。在安 经施工排水洞自流排放。然而，当引水隧洞西段施工到该段 装固定后，先用反井钻机开挖竖井导井，从上往下钻进直径 强富水地层时，施工排水洞施工严重滞后，尚有５ ０００ ｍ多洞 ２１６ ｍｍ导孔，直至导孔钻钻透导流洞拱顶后，更换直径１．４ 段未开挖。白山组强富水地层具有“出水带宽、连续且空间 ＩＴＩ的扩孑Ｌ钻头，从下往上扩孔。钻导孔时岩屑由洗井液沿钻 分布；出水点多、单点水量大、流量稳定；压力大、压力衰减 杆与孔壁间的环行空间提升到平洞；扩孔时岩屑靠自重落到 快”等特点，逆坡排水难度极大。 排水洞。竖井施工顺序如图２所示。 为了解决这一施工难题，通过优化研究并结合现场实 ３．２管路安装 践，在分析地下水揭露情况及进度目标的基础上，深入研究 管路安装主要包括竖井管路安装和洞内管路安装两大 了富水地层大流量隧洞逆坡施工排水技术，形成了一套合理 部分。 的施工组织方案及可靠的抽排水措施，解决了本工程逆坡施 （１）竖井管路安装。采用平板挂车（３０ ｔ）将排水管路运 工排水难题，保证了引水隧洞强富水地层逆坡施工的顺利 至主集水仓内。竖井内的排水管路安装时，在辅助洞Ｂ洞竖 进行。 井上方设置好钢支架和工字钢作为支撑，在钢支架上安装２０ ｔ手拉葫芦进行吊装排水管，集水仓内利用已经吊装的排水 ２排水系统方案设计 管，在排水管下部焊接２个挡板，在挡板上绕上２圈钢丝绳， 在引水隧洞开工之前，较引水隧洞高约７０ ｍ的两条交 在钢丝绳上安装２个１０ ｔ的手拉葫芦，在准备安装的排水管 通辅助洞（Ａ线和Ｂ线）已开通运营。基于此，结合引水隧洞 上焊接２块钢板，在钢板上造２个手拉葫芦挂钩孔，已经吊 施工情况、进度目标计划及未开挖洞段预测地下水量分析， 装的排水管上安装２个１０ ｔ的手拉葫芦配合挖掘机将准备 对该段强富水地段的引水隧洞施工排水方案进行了设计，通 安装的排水管竖立，在准备安装的排水管下部套上钢丝绳， 过不断优化，最终形成了利用已运营的交通辅助洞的Ａ线的 并用一个１０ｔ的手拉葫芦进行位置调节。电焊工在升降车上 逆坡施工排水系统方案：在ＤＫ ４＋０９６处设置一条排水横向 进行排水管对接焊，并将前一根排水管上挡板切割。为加快 通道，此横向通道穿过施工排水洞，并在施工排水洞南侧边 墙处设置一集水仓，将隧洞内涌水通过掌子面抽排设备集中 ［定稿日期］２０１１—１１—２３ 到集水仓内；在辅助洞８ 通道口布置１个直径１．４ Ｉｎ的抽水 ［作者简介］沙宗天（１９７９～），男，本科，工程师，从事水 竖井，通过抽水竖井将集水仓内的水抽排至Ａ线辅助洞，沿 工隧道建设技术和管理工作。 ２５０ 四川Ｉ建筑第３２卷４期２０１２．０８ 旋ｌＩ按 姆铷置技术 ・ （ａ）纵断面 （ｂ）横断面 图１ 锦屏二级引水隧洞西端富水地段逆坡施工排水系统（单位：ｍ） ｆ １ Ｆ挖 图２竖井施工顺序示意 施工进度方便排水管吊装，排水管每６ ｍ进行一次吊装 机配合人工对管路进行螺栓连接，并将管路挂于洞内边墙， 焊接。 使其不影响后续的下部开挖施工。 （２）洞内管路安装。采用平板挂车（３０ ｔ）将排水管路运 ４抽水设备选型及布置 至２ 引水隧洞内，从每个集水仓到横向排水通道各布置２道 直径４００ ｍｍ管路。管路连接采用法兰盘螺栓连接，在排水 （１）主泵站。利用排水竖井，从下部集水仓到辅助洞布 管两侧焊接上法兰盘，在洞内边墙用冲击钻施工挂钩，装载 置３条直径４００ ｈｉｍ主管路，采用一次抽排方式排水。主泵 站如图３所示，其水泵配备及参数见表１。 四川Ｉ建筑第３２卷４期２０１２．０８ ２５ｌ 水泵。 ２．按 篱～泵设３趟 ４００簿路。 ３．根据集水仓内水位变化，配 自动起动、跳闸开关。 图３锦屏二级西端排水系统主泵站设备布置 表１ 主泵站水泵配备及参数表 型号 流量（ｍ ／ｈ） 扬程（ｍ） 功率（ｋＷ） 数量（台） 备注 ＹＱ１４５ｏ—ｌＯ６ １４５ｏ １０６ ６ｏｏ ３ ６ ｋＷ高压潜水泵 ／４—６０Ｈ０／Ｗ—ＧＳ 排水管路 直径４００ｍｍ钢管６００ｍ 电线管路 直径２００ｍｍ钢管２００ｍ （２）洞内泵站 每３００ ｍ布置一大集水仓，长２０ ｍ，断面按城门洞型设计，设 水仓布置：①在１ 引水洞Ｋ４＋５８０位置布置一集水仓， 计储水能力５４０ ｍ ；每５０ ｍ布置一小集水坑，坑长宽深分别 长２５ ｍ，断面按城门洞型设计，设计储水能力７２０ ｍ。；②在 为４ ｍ×２ １／１×２ ｍ，设计储水能力１６ ｍ。。管路布置：从每个 ２ 引水洞Ｋ４＋５２０位置布置一集水仓，长２０ ｍ，断面按城门 集水仓沿主洞到横向排水通道各布置两道直径４００ ｍｍ管 洞型设计，设计储水能力５４０ ｍ ；③从排水洞ＳＫ４＋０５０起， 路。水泵配备及参数见表２。 （下转第２５５页） ２５２ 四川建筑第３２卷４期２０１２．０８ ．＝施工技术与测量技术 ・ 二次注浆封水环，以防止喷涌的发生。二次注浆采用水泥水 玻璃双液浆，注浆压力控制在０．２—０．４ ＭＰａ。 理论开挖土体体积为６０ ｍ ，掘进过程中，时刻注意控制掘进 ４盾构机掘进中采取的控制措施 翻灵区间左线隧道从４８２环开始进入１０７国道正下方， 至４９３环结束，共计２２环。盾构机掘进控制措施包括：（１） 速度和螺旋输送机出土速度，使掘削土量等于出土量，以避 免多出土，保证了掌子面及拱顶土体稳定。 ５ 结论 在地铁施工过程中，越来越多的盾构隧道将穿越既有道 土仓压力：采用土压平衡模式进行推进，土仓压力（１号传感 器）控制在０．１５ ＭＰａ左右，停机保压时则要适当将压力增大 到０．１８ ＭＰａ，避免盾构机因长时间停机造成掌子面土体坍 塌；（２）千斤顶推力和推进速度。此处埋深１９ ｉｎ，根据土压 路。其中国道因其交通量大，等级高，备受业主、设计和施工 等各方的高度重视，如何减少盾构施工对国道的影响是当前 各方最关注的问题。深圳地铁５号线在下穿１０７国道施工 中，通过预先判断施工中可能遇到的诸如孤石、地表沉降、结 泥饼和喷涌等问题，部署了详细的施工和预警方案，在多方 力计算以及以往施工经验，盾构机千斤顶总推力值控制在 １ ３００ ｔ左右。推进速度也控制在４０ ｍｍ／ｍｉｎ左右。但是当 刚进入国道正下方时，由于突遇孤石，千斤顶总推力明显增 大，最大值达到１ ６００ ｔ，速度也显著下降，平均只有１５～２０ ｍｍ／ｍｉｎ。当顺利通过孤石段时，推力和推进速度又恢复正 努力下，施工中未发生任何事故，国道沉降值控制在５ ｍｍ以 下，未对行车造成任何影响。 参考文献 ［１］ 鞠世健，竺维彬．复合地层盾构隧道工程地质勘察方法的研究 常；（３）扭矩和刀盘转速。刀盘转速基本上都控制在１．４ ｒ／ ａｒｉｎ不变，扭矩则除了在突遇孤石和离开国道的位置时出现 较大波动外，其它绝大多数时候都保持在１．１～１．５ ＭＮ・ｍｍ 之间，盾构机各项掘进参数如图２所示；（４）同步注浆量及注 浆压力控制。同步注浆浆液初凝时间为６—８ ｈ，注浆压力取 ０．２～０．５ ＭＰａ，注浆量１＞６ ｉｎ ／环；（５）根据计算，每掘进ｌ环 尔 乔 矫 尔 乔 齐 芥 齐 ［Ｊ］．隧道建设，２００７，２７（６）：１０—１４ ［２］竺维彬，鞠世健．复合地层中盾构施工技术［Ｍ］．中国科学技 术出版社，２００６：２１ 尔 钚 舔 （上接第２５２页） 集水仓编号 型号 流量 （ｍ ／ｈ） ８０ｏ 表２洞内泵站水泵配备及参数 扬程 （ｍ） ２２ 功率 （ｋＷ） １１Ｏ 数量 （台） ２ 备注 １１０ ｋＷ潜水 １ 洞集水仓 排污泵 ５５ ｋＷ潜水 排污泵 １１０ ｋＷ潜水 排污泵 ４０ｏ ８０ｏ ２４ ２２ ５５ ｌ１０ ４ ２ 每套按满足１ ６００ ＩＴＩ ／ｈ流量配置备用 套。 ，一２ 洞集水仓 ５５ ｋＷ潜水 排污泵 １１０ ｋＷ潜水 排污泵 ５５ ｋＷ潜水 排污泵 ４０ｏ ８００ ２４ ２２ ５５ １ｌ０ ４ ４ 共两个集水仓单个集水仓满足１ ６００ ，排水洞集水仓 ｎｌ ／ｈ流量配置一套，备用一套。 ４０ｏ １【ｘ】～２４ ２０ ≤２０ ５５ ２０ ７．８ ２０ 每个集水坑布置一台。 小型集水坑 ２０ ｋＷ潜水 排污泵 ７．５ ｋＷ潜水 排污泵 ２ｏｏ 掌子面抽排水 ≤５０ ５ ３０ 每个掌子面使用及备用１Ｏ台。 直径２００ ｎｌｌｉｌ高压波纹软管３００ｍ 参考文献 排水管路 直径４００ｌｎｍ钢管９６００ｍ 直径２００ ｍｍ软管３０００ ｍ ５结束语 本研究在分析本工程特点的基础上，结合隧洞施工和现 场试验，对逆坡施工排水系统方案进行了优化设计，对排水 ［１］汪海滨．山岭隧道地下水规律及防治方法研究［Ｄ］．西南交通 大学，２００２ 系统的施工和设备安装进行了分析总结，形成了一套行之有 效的富水地层大流量隧洞逆坡施工排水技术。该技术在本 工程中的应用，解决了隧洞逆坡施工排水难题，为今后类似 ［２］ 刘翠容，姚令侃．隧道工程地下水处理与生态环境保护［Ｊ］．铁 道建筑，２００５（３）：２４—２７ ［３］关宝树．隧道工程施工要点集［Ｍ］．人民交通出版社，２００３ ［４］ 王建宇．再谈隧道衬砌水压力［Ｊ］．现代隧道技术，２００３，４０ （３）：５—１０ 工程提供了有价值的参考。 四川建筑第３２卷４期２０１２．０８ ２５５
