負壓排水技術在長大隧道反坡排水施工中的應用張品【摘要】米拉山隧道斜井設計為10%反坡，施工過程中出現(xiàn)大量涌水，最大水量達38600m3/d,現(xiàn)有排水技術需跟隨掌子面頻繁移動，或將排水設備吸水口直接置入水中，無法將吸水口延長;排水設備前移過程中，容易造成水泵鑄鐵件損壞、電纜受傷、管道連接漏水等不利因素,修復過程緩慢，容易引起積水過大淹沒工作面，影響施工進度.根據(jù)現(xiàn)有反坡排水技術中存在的問題,結合既有反坡隧道排水方面的經(jīng)驗，針對高海拔長大隧道施工中所遇到的排水難點進行了深入研究，進一步優(yōu)化了施工方案和工藝流程，研發(fā)了負壓排水裝置，提出了負壓排水工藝，排水設備固定在離掌子面一定距離處,只將吸水管跟隨掌子面延長，減少了設備移動時間，取得很好的工程效益.米拉山隧道反坡排水施工實踐證明該發(fā)明和工藝可有效解決長大隧道的反坡排水施工問題【期刊名稱】《鐵道建筑技術》【年(卷)，期】2019(000)002【總頁數(shù)】4頁(P118-120,132)【關鍵詞】負壓排水;長大隧道;反坡排水【作者】張品【作者單位】中鐵十二局集團第一工程有限公司陜西西安710038【正文語種】中文【中圖分類】U453.61引言隨著隧道修筑長度增加，我國交通工程中出現(xiàn)的長大隧道越來越多，受線路走向、進出口高程和水文地質等條件的影響，在施工中往往出現(xiàn)很長的反坡排水段，為防止排水不暢、涌水災害堵井，因此，在反坡排水地段施工，采取有效的反坡排水技術至關重要。近年來在工程界，隧道施工人員進行了很多研究和實踐［1］。但是現(xiàn)有排水技術需跟隨掌子面頻繁移動，或將排水設備吸水口直接置入水中，無法將吸水口延長；排水設備前移過程中，容易造成水泵鑄鐵件損壞、電纜受傷、管道連接漏水等不利因素，修復過程緩慢，容易引起積水過大淹沒工作面，影響施工進度。反坡排水技術結合高海拔長大隧道一一米拉山隧道施工中所遇到的排水難點進行了深入研究［2］。2工程概況米拉山隧道是國道318線林芝至拉薩公路改造工程的控制性和重難點工程，隧址位于拉薩市墨竹工卡縣日多鄉(xiāng)念村，線路長5727m，米拉山海拔高度約4680一5350m，相對高差達670m以上。米拉山隧道進口海拔4752m、出口海拔4774m、斜井□海拔4890m，采用分離式雙洞布置，斜井長度1045m，縱坡坡度為-10%反坡，設計了5級反坡排水方案。隧道正洞設計涌水量為8647.44—12139.2m3/d，在斜井及正洞施工中出現(xiàn)極大涌水（見圖1），最大水量達38600m3/d，涌水的抽排組織嚴重影響隧道正常的施工進度。在隧道施工過程中，由于地質結構的不確定，性，經(jīng)常性出現(xiàn)涌水或透水，嚴重影響施工進度。采用水泵抽水可以減少工作面積水，但是當開始新的工作面時，面臨來回挪動水泵、管道、電纜等繁瑣工序，在挪動過程中有可能將電纜、管道、水泵等造成二次傷害，影響施工進度。因此，在調查總結現(xiàn)有反坡排水技術的基礎上，研發(fā)了負壓排水裝置和負壓排水施工工藝，解決了在掌子面抽水時，開辟新的工作面時，無須挪動電纜、水泵，只需挪動取水管道即可［3-5］。圖1米拉山隧道內涌水3負壓排水技術的工藝原理措施負壓發(fā)生器將壓力容器內的空氣壓力逐漸由正壓變?yōu)樨搲簳r，連接壓力容器的取水管道內氣體開始壓縮并填充壓力容器容積，當氣體通過負壓發(fā)生器排出壓力容器外時，壓力容器內形成負壓環(huán)境，取水管道中的液體水開始逐步進入取水管道并依次流入壓力容器內，當液體水充滿壓力容器，負壓度達到一定飽和度。開啟潛水泵，液體在潛水泵離心力作用下經(jīng)排水管道排出［6］,設計見圖2和圖3。圖2負壓排水裝置設計圖具體工作過程如下：壓力容器上安裝有負壓發(fā)生裝置，當開始取水時，關閉排水閥，依次打開取水閥、負壓閥，負壓裝置開始工作；當自動控制系統(tǒng)檢測到容器內負壓到達一定閥值時，開啟排水設備，打開排水閥，系統(tǒng)處于正常排水狀態(tài)。當自動控制系統(tǒng)檢測到負壓閥值處于穩(wěn)定狀態(tài)時，負壓發(fā)生裝置停止工作，系統(tǒng)維持自平衡狀態(tài)；當容器內的液位達到設定閥值時，負壓發(fā)生器自動根據(jù)設定流程運行［7］。圖3負壓排水裝置實物4負壓排水技術的工藝流程及操作要點4.1施工工藝流程(見圖4)圖4施工工藝流程4.2操作要點4.2.1施工準備材料、設備準備按排水設備與負壓發(fā)生器功率選擇合適的電纜，并從配電箱引至設備安裝地點，壓力容器、底座及電氣、附件運至安裝地點。人員準備施工前項目部管理人員和工人要全部到位；電工、焊工人員要到位并持證上崗。4.2.2安裝壓力容器（1）基礎安裝壓力容器底座由鋼筋混凝土澆筑而成，澆筑前需定好設備基礎位置、幾何尺寸、標高及地腳螺栓位置等，安裝精度不大于5mm，地腳螺栓安裝位置應正確，埋設牢固，墊鐵調整符合要求，與設備密貼。（2）安裝壓力容器底座安裝好混凝土達到強度后，使用裝載機或挖掘機等隧道內常用設備吊裝壓力容器，吊裝時使用2根鋼絲繩兩端扣緊壓力容器的4吊點，以保持壓力容器平衡。起吊之后調整壓力容器空中位置，再下放吊臂，將壓力容器的底座螺栓孔固定在地腳螺栓上，再擰緊地腳螺栓，灌注細石混凝土（或水泥砂漿）［8-9］。4.2.3管道安裝（1）進水管道安裝進水管道分兩截安裝，靠近掌子面端采用大口徑夾布吸排膠管，夾布吸排膠管具有比較強的抗負壓力強度，同時可彎曲，具有一定韌性，可抵抗掌子面爆破飛石的沖擊，另一端采用鋼管與壓力容器相連接，夾布吸排膠管與鋼管采用法蘭連接，法蘭間安裝密封膠圈，防止漏氣。大口徑夾布吸排膠管沒入掌子面前挖的集水坑中，隨著掌子面向前推進，鋼管不斷延長，夾布吸排膠管始終置于掌子面附近。（2）出水管道安裝支架安裝出水管道的支架采用角鋼焊接而成，支架焊接于隧道邊墻上，間距為10-15m—組，支架需安裝牢固，位置準確，排列整齊美觀，以保證出水鋼管平直。管道安裝出水總管道安裝在支架上，采用法蘭連接接長，出水管道的閘閥、安全閥等附件設(?回f、>四壁踱HHh蝶福壁回『、s?ws^s^s^lsi、回『昕壁踱劃熙癥、ss§，壁回『.Eisilssww鬣著(I)鬣留rtfH著LnE寸。地地??彩汨昕口汨照?彩是、BgK似W曲回K照?彩是、^?lwi慳?佃-Rsrtt、泄姻郵彩挺-KmE出WHS堡民咿胡蝶福照?彩花寸叫寸。0二18、rBHs、UKS^SS、loiis?、您蟹廠一櫥?醐蟲tt、佛Lgffimc姓H蝶福昕照櫥ffigc??、fEissffia、癥廠一櫥?蝶福、蝶福吊念盥佃-RsrwKc??、廠_姓H蝶福照咽世櫥圖廠_櫥?旺K*、MJfflusS?SEB、EiH，照?彩是櫥??佃-Rsf9E寸。5二駝配相皿屆§矗卅蓄舊、Eis^e^lsl.isiississ(CN)OSIMS^I、SESSSis、fs^ssl、吊B?佃-RsrHh曲回tt蝶福胸蝶質舊、回出部門進行壓力測試，并發(fā)放檢驗報告。4.2.7排水所有設備安裝完成之后需進行調試，啟動設備，正常排水，再將進水管末端抬高露出水面，此時容器內進空氣，壓力容器內負壓瞬間消失，設備自動停機。啟動設備進行正常的隧道抽水?，F(xiàn)場配備專業(yè)維護人員2人，24h兩班倒值班，進行檢修、維護。5施工注意事項現(xiàn)場配備操作人員，掌子面排水結束后重新排水需重啟設備，保證掌子面不積水。混凝土基座要牢固，在設備高頻振動下不開裂。壓力容器必須有制造許可證，其密封性，壓力的穩(wěn)定性，容器材料可靠性符合《承壓設備無損檢測》(JB/T4730-2005)。(4)鋼管、壓力容器各焊接點焊縫飽滿，保證焊接質量。(5)加強隧道抽排水及臨時用電管理，加強電線、配電線、用電器的巡視工作，安裝漏電保護裝置，杜絕不安全用電行為。6結束語負壓排水技術可延長抽水設備的有效吸程，不需要頻繁移動水泵、管道、電纜等附屬設備，極大優(yōu)化現(xiàn)場施工過程，減低工人勞動強度，有效解決了由于隧道掌子面施工場地太小、水深度等不能滿足排水設備正常工作的要求；反坡排水技術極大地提高了施工效率，與其他傳統(tǒng)排水設備相比，傳統(tǒng)排水設備需要將排水設備吸水口直接置入水中，無法將吸水口延長，本裝置經(jīng)實際試驗以及測試，有效延長吸程70m，極大解決了掌子面施工過程中需要頻繁移動水泵、管道、電纜等附屬設備，抽排水設備故障率幾乎為零，極大優(yōu)化現(xiàn)場施工過程，減低工人勞動強度［12］。本技術已經(jīng)申請實用新型專利且得到專利授權，獲評山西省省級工法，在實際使用中有很好的效果，其較高的施工速度得到了林拉公路米拉山隧道建設指揮部、監(jiān)理的一致好評，為企業(yè)在施工能力及信譽方面取得了很好的社會效益！參考文獻【相關文獻】[1]周國龍」級高風險特長隧道反坡排水方法探析[J].交通標準化，2011(16):141-144.[2]高文濤，吳志剛.反坡排水技術在隧道涌水處理中的應用[J].土工基礎，2012,26(2):16-18.[3]許錫甲.高寒地區(qū)長大隧道反坡排水施工技術分析[J].路基工程，2017(4):218-220.[4]張兆杰，郭鵬，林國進，等.長大隧道反坡施工排水技術研究[J].北方交通，2015(7):111-113.[5]張旭輝.長距離大坡度強涌水斜井反坡排水技術[J].鐵道建筑，2017,57(10):74-77.[6]雷勇鋒.富水隧道排水施工技術研究[J].鐵道建筑技術，2017(3):116-119.[7]秦昊斌.特長隧道涌突水綜合反坡排水施工技術[J].四川建材，2015,41(1):134-135.[8]劉海榮.關角隧道長大斜井反坡抽排水技術[J].隧道建設，2015,35(