隧道反坡排水專(zhuān)項(xiàng)施工方案一、工程概況1.1項(xiàng)目背景本隧道為分離式雙向四車(chē)道公路隧道，全長(zhǎng)4118.5米，設(shè)計(jì)時(shí)速80km/h。隧道穿越燕山山脈中段低中山區(qū)，最大埋深627.99米，進(jìn)口段存在2230米反坡施工段落，綜合坡度1.8%，相對(duì)高差40米。反坡段地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，穿越3條區(qū)域性斷裂帶，巖體完整性差，裂隙發(fā)育，施工期間面臨高外水壓力和突涌水風(fēng)險(xiǎn)。1.2水文地質(zhì)條件隧址區(qū)地下水主要分為三類(lèi)：第四系松散層孔隙水（水量較?。⒒鶐r裂隙水（分布廣泛）、巖溶管道水（集中在DK143+150~DK144+200段）。根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，反坡段正常涌水量為80m3/h，最大涌水量達(dá)150m3/h。水質(zhì)分析顯示pH值6.2~7.5，含Ca2?、Mg2?等離子，對(duì)金屬設(shè)備存在弱腐蝕性。1.3反坡段特征段落劃分起止里程長(zhǎng)度(m)坡度(%)圍巖類(lèi)別主要風(fēng)險(xiǎn)第一段K78+080~K79+0009201.6Ⅲ~Ⅳ類(lèi)裂隙水第二段K79+000~K80+00010001.95Ⅳ~(yú)Ⅴ類(lèi)斷層破碎帶突水第三段K80+000~K80+3103101.6Ⅲ類(lèi)巖溶水二、排水系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)原則采用"分級(jí)接力、分區(qū)控制、多重保障"的設(shè)計(jì)思路，遵循以下原則：安全性：設(shè)置獨(dú)立雙回路供電系統(tǒng)，關(guān)鍵設(shè)備100%備用冗余高效性：排水能力按最大涌水量1.2倍設(shè)計(jì)，確保30分鐘內(nèi)排除掌子面積水經(jīng)濟(jì)性：主備泵組合運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)峰谷負(fù)荷智能調(diào)節(jié)可擴(kuò)展性：預(yù)留15%管道容量和設(shè)備安裝空間2.2系統(tǒng)布置沿隧道軸線每500米設(shè)置一級(jí)排水泵站，形成三級(jí)接力排水系統(tǒng)：掌子面積水收集：采用5m3移動(dòng)集水坑+污水泵及時(shí)排除掌子面滲水中間轉(zhuǎn)排系統(tǒng)：在K79+000、K80+000處設(shè)置固定泵站，配置主備泵組洞外排水系統(tǒng)：洞口設(shè)置300m3沉淀池+加壓泵站，處理后排放至市政管網(wǎng)三、排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1集水井設(shè)計(jì)3.1.1結(jié)構(gòu)參數(shù)掌子面集水坑：直徑1.2m、深1.5m鋼制移動(dòng)集水坑，底部設(shè)濾網(wǎng)和沉砂斗固定泵站集水井：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸4m×3m×3m（長(zhǎng)×寬×深），有效容積25m3，內(nèi)壁采用200mm厚C30抗?jié)B混凝土（抗?jié)B等級(jí)P8），底部設(shè)0.5m深沉渣池3.1.2防排水措施集水井周邊3m范圍噴射10cm厚C25混凝土找平層井壁設(shè)置Φ100排水盲管，與圍巖排水孔連接井口安裝50mm厚防滑鋼板，配備1.2m高防護(hù)欄桿3.2管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.2.1管材選擇主管路：Φ200mm無(wú)縫鋼管（Q235材質(zhì)），壁厚8mm，工作壓力1.6MPa支管：Φ150mmPE管（PN1.0MPa），采用熱熔連接備用管路：沿隧道另一側(cè)平行敷設(shè)Φ150mm鋼管作為應(yīng)急通道3.2.2管路布置主管道沿右側(cè)邊墻30°仰角安裝，支架間距3m，采用"U"型卡固定每100m設(shè)置伸縮節(jié)和閘閥，轉(zhuǎn)彎處安裝防水錘裝置管道坡度與隧道坡度一致，低點(diǎn)設(shè)置排水閥，高點(diǎn)設(shè)置排氣閥3.3排水路徑規(guī)劃掌子面→一級(jí)泵站→二級(jí)泵站→洞口沉淀池→市政管網(wǎng)具體流程：掌子面積水經(jīng)移動(dòng)泵抽至K79+000集水井一級(jí)泵站提升至K80+000集水井（揚(yáng)程20m）二級(jí)泵站加壓排出洞外（揚(yáng)程35m）經(jīng)三級(jí)沉淀處理后達(dá)標(biāo)排放四、設(shè)備選型與配置4.1水泵選型4.1.1掌子面排水泵型號(hào)：WQ25-30-5.5潛水排污泵（2臺(tái)）參數(shù)：流量25m3/h，揚(yáng)程30m，功率5.5kW特性：帶自動(dòng)耦合裝置，可通過(guò)導(dǎo)軌快速安裝4.1.2一級(jí)泵站主泵型號(hào)：150WQ100-20-11潛水排污泵（3臺(tái)，2用1備）參數(shù)：流量100m3/h，揚(yáng)程20m，功率11kW防護(hù)等級(jí)：IP68，配套液位自動(dòng)控制裝置4.1.3二級(jí)泵站主泵型號(hào)：200WQ150-40-37潛水排污泵（3臺(tái)，2用1備）參數(shù)：流量150m3/h，揚(yáng)程40m，功率37kW附加配置：進(jìn)口壓力傳感器，出口止回閥和壓力表4.1.4應(yīng)急泵型號(hào)：250WQ200-50-55柴油水泵（1臺(tái)）參數(shù)：流量200m3/h，揚(yáng)程50m，油箱容量80L啟動(dòng)方式：電動(dòng)+手動(dòng)雙啟動(dòng)，可在3分鐘內(nèi)投入運(yùn)行4.2電氣系統(tǒng)供電配置：10kV雙回路進(jìn)線，洞內(nèi)設(shè)置315kVA移動(dòng)變電站控制方式：PLC自動(dòng)控制+手動(dòng)控制，配備觸摸屏人機(jī)界面保護(hù)系統(tǒng)：過(guò)載、短路、缺相、漏電、超溫保護(hù)，故障自動(dòng)切換4.3輔助設(shè)備水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)pH值、濁度、電導(dǎo)率流量計(jì)量裝置：電磁流量計(jì)（精度±0.5%）水位傳感器：投入式靜壓液位計(jì)（測(cè)量范圍0-5m）自動(dòng)清淤裝置：集水井配置潛水?dāng)嚢杵骱妥ザ肥角逦蹤C(jī)五、施工安裝工藝5.1集水井施工基坑開(kāi)挖：采用風(fēng)鎬開(kāi)挖，周邊設(shè)臨時(shí)鋼支撐鋼筋綁扎：Φ12mm主筋，間距200mm，梅花形布置模板安裝：18mm厚竹膠板+50×100mm木方支撐混凝土澆筑：分層澆筑，振搗密實(shí)，養(yǎng)護(hù)期不少于14天防水處理：內(nèi)壁涂刷水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料（厚度1.2mm）5.2管道安裝5.2.1鋼管安裝工藝管道預(yù)制：洞外按6m長(zhǎng)度預(yù)制，坡口加工成30°角焊接工藝：采用氬弧焊打底，手工電弧焊填充，焊縫高度≥8mm安裝流程：測(cè)量放線→支架安裝→管道就位→焊接→探傷檢測(cè)→防腐處理質(zhì)量檢驗(yàn)：100%外觀檢查，20%射線探傷，試驗(yàn)壓力2.0MPa/30min5.2.2PE管安裝要點(diǎn)熱熔對(duì)接溫度190±10℃，加熱時(shí)間按管徑每毫米10秒計(jì)算接口冷卻時(shí)間不少于30分鐘，期間嚴(yán)禁移動(dòng)管道安裝后進(jìn)行氣壓試驗(yàn)，壓力0.6MPa，保壓1小時(shí)壓降≤0.02MPa5.3水泵安裝基礎(chǔ)施工：澆筑C25混凝土基礎(chǔ)，平整度誤差≤2mm/m吊裝就位：采用5t手拉葫蘆吊裝，垂直度偏差≤0.5mm/m管路連接：法蘭連接，使用耐油橡膠墊片，螺栓對(duì)稱(chēng)緊固電纜敷設(shè)：穿Φ50mm鍍鋅鋼管保護(hù)，彎曲半徑≥10倍管徑六、系統(tǒng)調(diào)試6.1單機(jī)調(diào)試水泵性能測(cè)試：測(cè)定不同揚(yáng)程下的流量、功率、效率曲線電氣系統(tǒng)測(cè)試：絕緣電阻測(cè)試（≥1MΩ）、接地電阻測(cè)試（≤4Ω）控制系統(tǒng)測(cè)試：模擬液位信號(hào)，驗(yàn)證自動(dòng)啟停功能6.2聯(lián)動(dòng)調(diào)試分級(jí)排水試驗(yàn)：依次啟動(dòng)各級(jí)泵站，測(cè)試系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間（≤10秒）最大負(fù)荷試驗(yàn)：3臺(tái)主泵同時(shí)運(yùn)行2小時(shí)，監(jiān)測(cè)管路振動(dòng)和溫升故障切換試驗(yàn)：模擬主泵故障，驗(yàn)證備用泵自動(dòng)投入功能（切換時(shí)間≤30秒）6.3試運(yùn)行空載試運(yùn)行：連續(xù)運(yùn)行48小時(shí)，檢查設(shè)備穩(wěn)定性帶載試運(yùn)行：按30%、50%、80%、100%負(fù)荷分級(jí)測(cè)試應(yīng)急演練：模擬突然停電、管道破裂等事故，驗(yàn)證應(yīng)急響應(yīng)能力七、運(yùn)行管理7.1日常管理7.1.1巡檢制度班組巡檢：每2小時(shí)檢查設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，記錄壓力、流量、溫度等參數(shù)專(zhuān)業(yè)巡檢：每日進(jìn)行電氣系統(tǒng)、機(jī)械部件專(zhuān)項(xiàng)檢查聯(lián)合巡檢：每周組織機(jī)電、土建專(zhuān)業(yè)聯(lián)合檢查，形成檢查報(bào)告7.1.2維護(hù)保養(yǎng)設(shè)備名稱(chēng)日常保養(yǎng)定期保養(yǎng)年度大修潛水泵清理濾網(wǎng)、檢查電纜每1000小時(shí)更換潤(rùn)滑油解體檢查軸承、葉輪管道系統(tǒng)檢查支架、閥門(mén)每季度測(cè)厚、除銹刷漆更換老化密封件電氣設(shè)備清掃灰塵、緊固端子每半年絕緣測(cè)試變壓器油質(zhì)化驗(yàn)7.2水質(zhì)管理沉淀池每日清淤一次，污泥含水率控制在80%以下每月添加緩蝕劑（濃度200ppm），防止管道結(jié)垢排水口安裝在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，確保pH值6~9、懸浮物≤100mg/L7.3信息化管理建立排水監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集（壓力、流量、水位等16項(xiàng)參數(shù)）遠(yuǎn)程控制（泵組啟停、閥門(mén)調(diào)節(jié)）故障預(yù)警（振動(dòng)超標(biāo)、溫度異常等）數(shù)據(jù)分析（涌水量趨勢(shì)預(yù)測(cè)、能耗統(tǒng)計(jì)）八、安全保障措施8.1施工安全作業(yè)人員必須佩戴安全帽、反光背心、絕緣手套受限空間作業(yè)配備四合一氣體檢測(cè)儀，氧氣含量低于19.5%時(shí)立即撤離電氣設(shè)備設(shè)置"上鎖掛牌"制度，執(zhí)行"一人操作一人監(jiān)護(hù)"8.2設(shè)備安全所有電氣設(shè)備外殼可靠接地，接地電阻≤4Ω集水井設(shè)置高低水位報(bào)警裝置，超高水位自動(dòng)啟動(dòng)應(yīng)急泵管道系統(tǒng)設(shè)置安全閥和爆破片，防止超壓運(yùn)行8.3應(yīng)急措施8.3.1突水應(yīng)急處置立即啟動(dòng)應(yīng)急排水系統(tǒng)，開(kāi)啟全部水泵掌子面人員迅速撤離至安全區(qū)域關(guān)閉受影響區(qū)域防水閘門(mén)，啟動(dòng)備用電源加密超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，分析突水來(lái)源和規(guī)模8.3.2設(shè)備故障應(yīng)急水泵故障：備用泵自動(dòng)投入，維修人員30分鐘內(nèi)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)管道破裂：關(guān)閉上下游閥門(mén)，啟用備用管路，2小時(shí)內(nèi)完成搶修大面積停電：?jiǎn)?dòng)柴油發(fā)電機(jī)，確保應(yīng)急排水系統(tǒng)供電8.4環(huán)保措施沉淀池污泥外運(yùn)至指定棄渣場(chǎng)處理廢油、廢濾芯等危險(xiǎn)廢物交由有資質(zhì)單位處置施工廢水經(jīng)三級(jí)沉淀處理后回用，不外排九、質(zhì)量控制9.1材料控制管材、閥門(mén)等主要材料需提供出廠合格證和材質(zhì)證明書(shū)水泵、電機(jī)等設(shè)備應(yīng)有CCC認(rèn)證和型式檢驗(yàn)報(bào)告所有材料進(jìn)場(chǎng)前進(jìn)行抽樣送檢，合格后方可使用9.2施工控制測(cè)量放線允許偏差：軸線±5mm，高程±10mm管道焊接一次合格率≥98%，不合格焊縫必須重新焊接混凝土施工抗?jié)B性能、強(qiáng)度等級(jí)按規(guī)范要求留置試塊9.3驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)排水能力：滿(mǎn)足最大涌水量150m3/h