深埋高渗压反坡大涌水隧洞长距离排水技术.pdf
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1、2 0 1 4年第 2期 铁道建筑 Ra i l wa y En g i n e e r i ng 文章编号: 1 0 0 3 1 9 9 5 ( 2 0 1 4 ) 0 2 0 0 5 3 0 3 深埋高渗压反坡大涌水隧洞长距离排水技术 孙 振 ( 中铁十三局集 团有限公司 , 天津3 0 0 3 0 8 ) 摘要 : 以长距离隧洞反坡施工为工程背景 , 结合锦屏 隧洞实际情况 , 运用理论分析、 最优化方法和现场试 验等手段 , 提 出了设置一、 二级储水仓 , 且分别布置在隧洞斜坡段前进方向右侧 落平段 拐弯处的总体排 水 系统 方案 , 进 而确 定 了储 水 仓 、 排 水 沟 、
2、沉淀 池 以及储 水仓 水 泵 、 布设 位 置 , 同时还 设 置 了竖 井辅 助排 水系统。实践表明 , 该锦屏大涌水强力排水 系统完全可以满足锦屏工程实际需要 , 可以迅速排 出隧洞大 量涌水 , 能够保 证 长距 离隧洞 反坡 施 工 的安全 和进 度 。 关键词 : 隧洞工程 排水 长距 离 反坡 大涌水 高渗压 中图分 类 号 : U 4 5 3 6 1 文 献标识 码 : A D O I : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 3 1 9 9 5 2 0 1 4 0 2 1 8 锦屏二级水电站引水隧洞工程区内碳酸盐类地层 分布广泛( 约 占7 0 8 0 )
3、, 在引水隧洞高程 附近发 育溶蚀裂隙 、 溶洞, 岩溶裂隙水丰富且水压力很大。在 5 k m长探洞施工过程 中已发生多次大的涌水 , 涌水点 水头高且流量大, 期间辅 3 支洞等工程穿越 中部第五 出水带, 曾因大量涌水无法处理而停工半年。根据锦 屏二级水电站 A B辅助洞实 际涌水情况 , 以最为复杂 的辅引 3 支 洞为例 , 预计 单点 涌水 量可 能达 3 0 0 5 0 0 L s , 汇总水量在施工支洞开挖期间为 1 m s 。辅 引 3 支洞在原支洞桩号 0+0 2 2 0+ 0 4 2洞段开挖 时 揭露 最 大流 量 达 1 5 m s 的 多 股 股 状 涌 水 。辅 引
4、3 支洞施工穿越超高压力、 超大流量涌水地层时 , 溶蚀空 洞对 隧洞施工稳定性 的影 响及超高压 力、 超大流量的 溶蚀 、 裂隙涌水对施 工影响非常 大。另外 , 按实 际需 要 , 隧洞必须反坡掘进 , 其坡度局部 区段高达 1 5 , 辅 引 3 支洞全长 1 1 5 5 5 1 6 m, 其 中纵坡坡 度为 一1 3 的长度近 8 0 0 m, 给施工排水 和运输带来 了巨大的困 难 和严 峻考 验 。 基于此 , 必须针对锦屏 隧洞特点并充分结合锦屏 二级水电站工程背景 , 在西南 、 西北地区隧洞岩溶溶蚀 灾害调查基础上 , 深入 、 系统研究岩溶溶蚀对隧洞地下 工程 的影响 ,
5、 提出锦屏二 级水 电站隧洞工程 中的富水 区大埋深 、 高渗压条件下切实可行 的高强排水方案及 技术方法 , 以确保工程施工不受涌水危害, 从而为工程 安全顺利竣工提供有力保障。 收稿 日期 : 2 0 1 3 0 7 2 2 ; 修回 日期 : 2 0 1 3 1 0 1 1 作者简介 : 孙振 ( 1 9 7 4 一) , 男 , 黑龙江密 山人 , 工程师 。 1 排水 系统设 置总体 方案 以较 为复杂且受地下 涌水影响严重 的辅 引 3 支 洞为研究对 象。辅引 3 支 洞位于 富水 区, 立面 为缓 坡布 置 , 最 大反 坡 坡 度 为 一1 3 , 进 口底板 高程 由 1
6、6 1 8 0 0 m降至 1 5 6 4 7 0 m, 与上游调压室 相接。辅 引 3 支洞上覆岩体一般埋深 1 5 0 02 0 0 0 m, 具有埋 深大 、 高渗压 、 涌水强 、 反坡独头掘进等特点 , 在施工过 程 中隧洞涌水经常突 出, 成为隧洞安全施工和控制进 度的关键性难题。根据“ 防排堵结合 ” 综合治理要求 , 辅引 3 支洞施工过程 中的排水显得极为重要 。 运用隧洞工程技术 , 结合辅引 3 支洞实际情 况, 排水系统设置总体方案确定如下 : 设置一、 二级储水仓 , 均为单水仓。一级储水仓共 设 3个 , 各储水仓 间高差约 2 0 m, 布置在辅引 3 支洞 斜坡
7、段前进方 向右侧 ; 二级储水仓布置在辅引 3 支洞 落平段拐弯处 , 长约 2 0 0 m。排水系统布置如图 1 。 2 排水 系统布 置 结合地下工程施工技术 。 , 布置排水系统。 2 1 储 水 仓布 置 结合隧洞反坡掘进实际情况 , 辅引 3 支洞的一级 3个储水仓分别布置在辅引 3 支洞支( 3 ) 0+2 1 2 9 7 9 , 支( 3 ) 0+3 9 4 7 9 7和支 ( 3 ) 0+6 1 2 6 1 6处, 储水仓起 点 底 板 高 程 分 别 为1 6 5 6 1 2 5 ,1 6 3 6 1 2 5 和 1 6 1 6 1 2 5 i n , 水 泵 安 装 平 台
8、 底 板 高 程 分 别 为 1 6 4 6 0 9 8 , 1 6 2 8 4 2 5 和 1 6 0 6 0 9 8 m。一级储 水仓 长 5 4 铁道 建筑 量 氍 l 挺 图 1 辅 引 3 施工支洞排水系统布置纵剖面 约 1 0 0 m, 断面( 宽 x高) 为 6 0 m X 2 4 m, 水仓 容量 1 4 4 0 m , 三心拱形 锚喷支护。二级储水仓起点在支 ( 3 ) 0+8 0 2 9 7 5 IT I 处, 洞 口底板高程 1 5 9 6 7 2 2 m, 储 水仓底 板高程 l 5 9 1 5 9 2 m, 水 泵安装平 台底板 高程 l 5 8 8 5 9 2 m,
9、 水仓 总长度约 2 0 0 m, 断面 ( 宽 x高) 为 1 3 0 m x 3 5 m, 水 仓容量9 1 0 0 m , 三 心拱 形锚喷支 护。 一 级储水仓选用 3台 4 5 0 S L D B 2 0 0 0 4 0 3 5 5型单 级 双 吸 双 蜗 壳 潜 水 电 泵 , 二 级 储 水 仓 选 用 3 台 7 0 0 S L D B 4 0 0 0 1 0 0 1 8 0 0型单级双吸双蜗壳潜水电泵 , 均为 排正 常涌水 时 1用 2备 , 排 最大 涌水 时 2用 1 备 。 储水仓容积按下式计算 V = Q 正t 式中: Q 为矿井正常涌水量 , 据现场提供的资料 ,
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