隧道施工循環(huán)水設計

隧道施工循環(huán)水設計薛明英韓曉芳中交路橋華北工程有限公司北京摘要:為了保持洞內施工場(chǎng)地的干燥,確保洞內工人施工以及機械施工的安全,合理利用隧道開(kāi)挖過(guò)程中遇到水,節約施工成本關(guān)鍵詞:隧道循環(huán)水設計中圖分類(lèi)號:U45文獻標識碼:A工程概況方斗山特長(cháng)隧道設計為分離式隧道,左線(xiàn)長(cháng)7285m,右線(xiàn)長(cháng)7310m。隧道穿越的方斗山背斜構造,區域性斷裂構造—一橫梁子斷裂帶(F1)及次級斷層發(fā)育、分布規律,巖溶發(fā)育規律及水文地質(zhì)特征等。方斗山隧道隧址區地質(zhì)構造復雜、巖溶發(fā)育、地下水豐富,屬水文地質(zhì)條件復雜的隊址。預計平水期隧道涌水量124180m3/d,雨季最大涌水量宜按五倍計,為620900m3/d,屬涌水量特大隧道。隧址區地下水對砼無(wú)結晶類(lèi)、分解類(lèi)、結晶分解復合類(lèi)腐蝕性。2建設循環(huán)水設施的必要性在隧道工程施工過(guò)程中,水起到很重要的作用。需要水的方面很多,包括鑿巖機用水、噴霧灑水用水、襯砌用水、導管注漿用水等。從施工工藝上來(lái)簡(jiǎn)述以上幾個(gè)環(huán)節中水的重要性隧道開(kāi)挖:爆破開(kāi)挖是現代隧道開(kāi)挖中很重要的開(kāi)挖方式爆破開(kāi)挖需要用風(fēng)槍進(jìn)行鉆孔施,風(fēng)槍什H中國煤化工壓CNMHG氣體帶動(dòng)鉆頭在巖體內鉆進(jìn)。在風(fēng)槍鉆頭鉆進(jìn)的過(guò)程中,鉆頭由于與巖體的摩擦而不斷的生熱,同時(shí)巖體較濕潤的話(huà),鉆頭容易工作。為了風(fēng)槍鉆頭能夠降溫及更方便鉆頭鉆進(jìn),用水來(lái)降溫及潤滑鉆頭。泂內除塵及降溫:隧道掌子面鉆孔結束后,開(kāi)始進(jìn)行爆破工作,爆破后會(huì )在隊道內出現大量的灰塵及有毒氣體。這些灰塵除了通過(guò)通風(fēng)設施予以排除外,還需要用水幕法予以除塵,同時(shí)部分氮氧化物也會(huì )隨之溶解在水中。隨著(zhù)隧道深度的不斷加深,洞內溫度有所上升,在洞內噴水降溫,確保洞內溫度不超過(guò)規范施工溫度,為工人提供舒適的工作環(huán)境。噴射混凝土:隧道開(kāi)挖講究早封閉,隧道出渣完畢后,緊接著(zhù)進(jìn)行初期支護。其中的噴射混凝土的施工工藝分為干噴、潮噴、濕噴,無(wú)論是哪種施工工藝,都需要水的配合,只是用水量和加水部位不同而已?；炷涟韬?、運輸及澆筑:二次襯砌為澆筑混凝土?；炷恋陌韬想x不開(kāi)水。隧道襯砌混凝土的澆筑一般是泵送混凝土澆筑施工,要求拌合的混凝土具有較好的和易性。其中用水量是決定混凝土拌和物流動(dòng)性的主要因素。分布在水泥漿中的水量,決定了拌和物的流動(dòng)性。拌和物中,水泥漿應填充骨料顆粒的空隙,并在骨料顆粒表面形成潤滑層以降低摩擦,由此可見(jiàn),為了獲得要求的流動(dòng)性,必須有足夠的水泥漿,必須提供必要的施工用水。綜上所述,隧道施工過(guò)程中,需要大量rV凵中國煤化工由CNMHG于方斗山隧道出口地處的特殊位置,地表附近沒(méi)有永久水源,水資源特別的寶貴,隧道出口端原先采用自來(lái)水施工,由于距離遠,水量小等原因,不僅影響施工進(jìn)度,而且增加了施工成本。3循環(huán)水的設計方案3.1隧道排、用水分析方斗山特長(cháng)隧道出口段在開(kāi)挖過(guò)程中,掌子面遇到地下水的水量比較大。為了確保工程按進(jìn)度計劃要求施工,保證工程質(zhì)量、工人施工安全以及機械工作安全,我們對地下水采取以防、截、排、堵相結合的綜合治理原則予以處理。在隧道排水的方案中重點(diǎn)強調對水的合理利用。掌子面匯集水仰拱匯集水其它匯集水洞口沉沙井沉淀池儲水池洞口沉沙井拌合站用水其它用水圖1循環(huán)水設置結構圖3.2水量計算隧道內出現的地下水,經(jīng)過(guò)化驗,水質(zhì)達到了施工要求,能夠直接用于施工。并且通過(guò)實(shí)際檢測,左洞地下水流量為每小時(shí)5.52立方,右洞地下水流量為每小時(shí)5.36中國煤化工CNMHG經(jīng)測算施工用水量為:鑿巖機用水量Q鑿=0.3噸/時(shí)·臺×2小時(shí)×16臺×2×2=38.4噸噴霧灑水用水量Q水=0.03噸/分·臺×30分×2臺=1.8噸襯砌用水Q襯=0.19噸/方·米×12米×11.91方×2=54.31噸Q=0.139噸/方·×3米×6.91×2=5.76噸Q=0.185噸/方·米×12米×5.26方×2=23.35噸施工最大用水量Q用=Q鑿十Q水十Q襯十Q噴論十Q仰拱=38.4噸+1.8噸+54.31噸+5.76噸+23.35噸=123.26噸施工用水總量Qa=Q鑿×L/n+Q噴水×t十Q×L/12+Q噴×L/n十Q似拱×L/1238.4×3000/3+1.8×365×2+54.31×3000/12+5.76×3000/3+23.35×3000/1264889噸注:1、L:單洞按照3公里估V凵中國煤化工CNMHG2、n每循環(huán)掘進(jìn)按照3米估算3、t工作時(shí)間按照2年估算隧道進(jìn)口水量統計左洞每小時(shí)為3.52立方,右洞每小時(shí)為3.36立方總計水量Q澗=24時(shí)×(5.52+5.36)方/時(shí)=261.12噸Q用<故洞內的地下水能夠滿(mǎn)足施工用水的要求,可以建設循環(huán)水設施。3.3循環(huán)水系統設計洞內排水主要靠施工防排水設施,施工防排水設施與結構物防排水工程相結合,不僅能改善施工中的勞動(dòng)條件,保證施工安全和質(zhì)量,加快施工進(jìn)度,節省工程投資,還能防止運營(yíng)中發(fā)生凍害、混凝土浸蝕、襯砌滲漏水、道路翻漿、電器設備銹蝕以及交通事故等后患。方斗山隧道遇水段的開(kāi)挖方式為上、下兩個(gè)臺階開(kāi)挖。方斗山隧道出口段路線(xiàn)縱坡為順坡,所以上、下臺階的排水措施相對比較簡(jiǎn)單,不需要機械排水,施工防排水工程與隊道防排水工程容易結合。采取具體方案如下:在離掌子面前約2^3米處設置臨時(shí)橫向截水溝,用來(lái)匯集掌子面的流水。橫向截水溝中匯集的水排到隧道一側的縱向排水溝,縱向排水溝應設置在于洞內施工電纜線(xiàn)rYHa中國煤化工能CNMHG影響洞內風(fēng)水管道安設。在仰拱未開(kāi)挖或已完成二次襯砌施工的地段,縱向排水溝與二次襯砌的防排水結構工程流水槽直接相接,水可以直接由縱向排水溝排到流水槽內;在仰拱開(kāi)挖施工時(shí),上臺階的地下水通過(guò)排水管由縱向排水溝排到流水槽內。仰拱開(kāi)挖工程中的排水,也采用橫向截水溝與縱向排水溝相結合匯集地下水。對于隧道初期支護遇到的地下水,采取堵、截等措施,使得原有的地下水匯集到隧道的底部;另外,縱向排水溝多是施工臨時(shí)設施,在排水過(guò)程中沒(méi)有采取防漏水措施,所以掌子面的地下水在排往流水槽的時(shí)候,也會(huì )滲漏到隧道的底部,因此在隧道仰拱的開(kāi)挖過(guò)程中,將會(huì )遇到水量較大的地下水。由于仰拱中匯集的地下水水位較低,排水需采用水泵將水排到流水槽內。製圖2循環(huán)水設計平面布置圖隧道初期支護過(guò)程中,雖然對隧道內的地下水進(jìn)行了處理,中國煤化工地下水也得到了控制,但是局部會(huì )有出現滴CNMH現象不及時(shí)處理,洞內施工場(chǎng)地容易被破壞,給工人以及機械施工帶來(lái)了很大的影響。在未作二次襯砌段,為了保持洞內施工場(chǎng)地的干燥,當隧道岀渣的時(shí)候,通過(guò)杋械在隧道內設置橫坡,使水排到縱向排水溝內,或者在隧道內設置拱坡,使水分別排到洞內兩側,再通過(guò)洞內分段設置橫向截水溝排到縱向排水溝內。在做二次襯砌的時(shí)候,采用半包防水措施。隧道洞身、橫通道及其它各種附屬洞室在初期支護和二次襯砌之間拱頂至邊墻腳下設置縱向排水管,并在縱向排水管范圍內設ECB/EVA共擠防竄流復合防水板。同時(shí)在隧道內布置環(huán)向排水盲溝管,通過(guò)三通與邊墻部位的縱向排水管相連接,水最后通過(guò)預埋橫向排水管與中心排水管排到洞外,與洞外排水工程相配合流水槽內的水排到隧道洞口時(shí),進(jìn)入隧道洞口的沉沙井內,在沉沙井內進(jìn)行第一次沉淀,經(jīng)第一次沉淀的水通過(guò)埋制的排水管道進(jìn)入隧道左右洞中央設置的二次沉淀池,經(jīng)二次沉淀的水,通過(guò)排水管道流至集水池及污水處理系統。在集水池安設水壓機,通過(guò)水壓機把水輸送到空壓機房及洞內施工用水。污水處理系統處理后的水用于拌合站以及其它需要水的地方。定期清除橫向截水溝、縱向排水溝以及流水槽內雜物,保證水流的順暢。處理沉沙井以及沉淀池內的雜物,保證干凈整潔3.4循環(huán)水環(huán)保設計洞內施工排放的污水經(jīng)沉淀處理后應用于隧道洞內施工。沉淀池內淤泥用吸泥泵抽出后集中晾干,而后YH器中國煤化工CNMHG堆棄。多次循環(huán)后的污水含有施工產(chǎn)生的廢油等,須經(jīng)沉淀、隔油、氣浮處理。處理后的水部分用于拌和站施工用水及其他用水,剩余的水排入河溝。隧道污水達標排放沉淀池集油槽過(guò)濾池化學(xué)凈化池不合格污水集油過(guò)濾1>化學(xué)凈化達標排放除泥沉淀物次除污剔除超標成圖3螞水沉淀凈佬婕理意圖4循環(huán)水的經(jīng)濟環(huán)保性4.1循環(huán)水經(jīng)濟性循環(huán)水的應用不僅為施工提供方便,而且在人力、物力、財力方面均得到很大的節約,特別是在施工現場(chǎng)無(wú)水源的情況。就如方斗山特長(cháng)隧道循環(huán)水的應用,為工程施工的投入節約了成本,預計雙洞施工6公里可節約成本279341.15元,詳見(jiàn)下表(1)引用自來(lái)水水費:0.35元/噸×64889噸=22711.15元電費:每天平均消耗200度電200度×365天×2×1元/度=146000元人工費:3次×50元/次×24月=3600元中國煤化工注:每月檢修3次:每次50元,共一人CNMHG材料費水泵:1臺×5500元/臺=5500元水管:2150米20元/米=43000元電線(xiàn):2180米×3相×9.5元/米=62130元(2)循環(huán)水主要人工費跟自來(lái)水一樣,其他的相比自來(lái)水,不增加費用支出表1施工投入費用對照表項目水費(元)電費(元)人工費材料費(元)(元)循環(huán)水施3600工引入自來(lái)22711.151460003600110630水施工節約費用22711.15146000110630由上表各項費用的對比情況可知,共節約費用279341.15元。4.2循環(huán)水環(huán)保性隧道出來(lái)的污水除了重復利用外,其他剩余的水均經(jīng)過(guò)處理后排放,對環(huán)境無(wú)污染,相比較無(wú)循環(huán)水設計的隧道施工來(lái)說(shuō)更具環(huán)保性5總結通過(guò)循環(huán)水的設置,隧道施工場(chǎng)地的環(huán)境得到了很大的改善,而且節約了施工成本。通過(guò)方斗山特長(cháng)TH中國煤化遂道CNMHG循環(huán)水的設計完全可行,為其他隧道工程施工提供借鑒參考文獻[1]《公路隊道施工技術(shù)規范》(JTJ042-94)人民交通出版社[2]《鐵路隧道施工規范》(TB10204-2002J163-2002)中國鐵道出版社中國煤化工CNMHG