隧道施工循環(huán)水設計

1、<p><b>　　隧道施工循環(huán)水設計</b></p><p>　　摘要：為了保持洞內施工場地的干燥，確保洞內工人施工以及機械施工的安全，合理利用隧道開挖過程中遇到水，節(jié)約施工成本。 </p><p>　　關鍵詞：隧道循環(huán)水設計 </p><p>　　中圖分類號： U45 文獻標識碼： A </p><p>&

2、lt;b>　　1 工程概況 </b></p><p>　　方斗山特長隧道設計為分離式隧道，左線長7285m，右線長7310m。隧道穿越的方斗山背斜構造，區(qū)域性斷裂構造——橫梁子斷裂帶（F1）及次級斷層發(fā)育、分布規(guī)律，巖溶發(fā)育規(guī)律及水文地質特征等。方斗山隧道隧址區(qū)地質構造復雜、巖溶發(fā)育、地下水豐富，屬水文地質條件復雜的隧址。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62

3、0900 m3/d，屬涌水量特大隧道。隧址區(qū)地下水對砼無結晶類、分解類、結晶分解復合類腐蝕性。 </p><p>　　2 建設循環(huán)水設施的必要性 </p><p>　　在隧道工程施工過程中，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。從施工工藝上來簡述以上幾個環(huán)節(jié)中水的重要性。 </p><p>　　隧道開挖：爆破開

4、挖是現(xiàn)代隧道開挖中很重要的開挖方式。爆破開挖需要用風槍進行鉆孔施工，風槍鉆孔施工的原理為高壓氣體帶動鉆頭在巖體內鉆進。在風槍鉆頭鉆進的過程中，鉆頭由于與巖體的摩擦而不斷的生熱，同時巖體較濕潤的話，鉆頭容易工作。為了風槍鉆頭能夠降溫及更方便鉆頭鉆進，用水來降溫及潤滑鉆頭。 </p><p>　　洞內除塵及降溫：隧道掌子面鉆孔結束后，開始進行爆破工作，爆破后會在隧道內出現(xiàn)大量的灰塵及有毒氣體。這些灰塵除了通過通風設施

5、予以排除外，還需要用水幕法予以除塵，同時部分氮氧化物也會隨之溶解在水中。隨著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規(guī)范施工溫度，為工人提供舒適的工作環(huán)境。 </p><p>　　噴射混凝土：隧道開挖講究早封閉，隧道出渣完畢后，緊接著進行初期支護。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。 </p>

6、<p>　　混凝土拌和、運輸及澆筑：二次襯砌為澆筑混凝土。混凝土的拌合離不開水。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，為了獲得要求的流動性，必須有足夠的水泥漿，必須提供必要的施工用水。 </p>

7、<p>　　綜上所述，隧道施工過程中，需要大量的施工用水。但是由于方斗山隧道出口地處的特殊位置，地表附近沒有永久水源，水資源特別的寶貴，隧道出口端原先采用自來水施工，由于距離遠，水量小等原因，不僅影響施工進度，而且增加了施工成本。 </p><p>　　3 循環(huán)水的設計方案 </p><p>　　3.1 隧道排、用水分析 </p><p>　　方斗山特長

8、隧道出口段在開挖過程中，掌子面遇到地下水的水量比較大。為了確保工程按進度計劃要求施工，保證工程質量、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，重點強調對水的合理利用。 </p><p>　　圖1 循環(huán)水設置結構圖 </p><p><b>　　3.2 水量計算 </b></p><

9、;p>　　隧道內出現(xiàn)的地下水，經過化驗，水質達到了施工要求，能夠直接用于施工。并且通過實際檢測，左洞地下水流量為每小時5.52立方，右洞地下水流量為每小時5.36立方。 </p><p>　　經測算施工用水量為： </p><p><b>　　鑿巖機用水量 </b></p><p>　　Q鑿=0.3噸/時·臺×2小時&

10、#215;16臺×2×2=38.4噸 </p><p><b>　　噴霧灑水用水量 </b></p><p>　　Q噴水=0.03噸/分·臺×30分×2臺=1.8噸 </p><p><b>　　襯砌用水 </b></p><p>　　Q襯=0.19

11、噸/方·米×12米×11.91方×2=54.31噸 </p><p>　　Q噴砼=0.139噸/方·米×3米×6.91×2=5.76噸 </p><p>　　Q仰拱=0.185噸/方·米×12米×5.26方×2=23.35噸 </p><p>&l

12、t;b>　　施工最大用水量 </b></p><p>　　Q用= Q鑿＋Q噴水＋Q襯＋Q噴砼＋Q仰拱 </p><p>　　=38.4噸＋1.8噸＋54.31噸＋5.76噸＋23.35噸=123.26噸 </p><p><b>　　施工用水總量 </b></p><p>　　Q總= Q鑿×L

13、/n＋Q噴水×t＋Q襯×L/12＋Q噴砼×L/n＋Q仰拱×L/12 </p><p>　　=38.4×3000/3+1.8×365×2+54.31×3000/12+5.76×3000/3+23.35×3000/12 </p><p><b>　　=64889噸 </b>

14、</p><p>　　注：1、L:單洞按照3公里估算 </p><p>　　2、n每循環(huán)掘進按照3米估算 </p><p>　　3、t工作時間按照2年估算 </p><p><b>　　隧道進口水量統(tǒng)計 </b></p><p>　　左洞每小時為3.52立方，右洞每小時為3.36立方 </p

15、><p><b>　　總計水量 </b></p><p>　　Q洞=24時×（5.52＋5.36）方/時=261.12噸 </p><p><b>　　Q用＜Q洞 </b></p><p>　　故洞內的地下水能夠滿足施工用水的要求，可以建設循環(huán)水設施。 </p><p>

16、;　　3.3 循環(huán)水系統(tǒng)設計 </p><p>　　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條件，保證施工安全和質量，加快施工進度，節(jié)省工程投資，還能防止運營中發(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。 </p><p>　　方斗山隧道遇水段的開挖方式為上、下兩個臺階開挖。方斗山隧道出口段路線縱坡為順坡，

17、所以上、下臺階的排水措施相對比較簡單，不需要機械排水，施工防排水工程與隧道防排水工程容易結合。采取具體方案如下： </p><p>　　在離掌子面前約2~3米處設置臨時橫向截水溝，用來匯集掌子面的流水。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的另一側，并且不能影響洞內風水管道安設。在仰拱未開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

18、可以直接由縱向排水溝排到流水槽內；在仰拱開挖施工時，上臺階的地下水通過排水管由縱向排水溝排到流水槽內。 </p><p>　　仰拱開挖工程中的排水，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設施，在排水過程中沒有采取防漏水措施，所以掌子面的地下水在排往流水槽的時候，也會滲漏到隧道的底部，因此在隧道仰拱

19、的開挖過程中，將會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。 </p><p>　　圖2 循環(huán)水設計平面布置圖 </p><p>　　隧道初期支護過程中，雖然對隧道內的地下水進行了處理，地下水也得到了控制，但是局部會有出現(xiàn)滴漏水現(xiàn)象。若對這現(xiàn)象不及時處理，洞內施工場地容易被破壞，給工人以及機械施工帶來了很大的影響。在未作二次襯砌段，為了保持洞內施

20、工場地的干燥，當隧道出渣的時候，通過機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。同時在隧道內布置環(huán)向排水盲溝管，通過三通與邊墻部位的縱向排水管相連接，水最后通過預埋橫

21、向排水管與中心排水管排到洞外，與洞外排水工程相配合。 </p><p>　　流水槽內的水排到隧道洞口時，進入隧道洞口的沉沙井內，在沉沙井內進行第一次沉淀，經第一次沉淀的水通過埋制的排水管道進入隧道左右洞中央設置的二次沉淀池，經二次沉淀的水，通過排水管道流至集水池及污水處理系統(tǒng)。在集水池安設水壓機，通過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(tǒng)處理后的水用于拌合站以及其它需要水的地方。 </p>

22、;<p>　　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。 </p><p>　　3.4 循環(huán)水環(huán)保設計 </p><p>　　洞內施工排放的污水經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，而后裝運至棄碴場內統(tǒng)一堆棄。多次循環(huán)后的污水含有施工產生的廢油等，須經沉淀、隔油、氣浮處理。處理后的

23、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。 </p><p>　　圖3 污水沉淀凈化處理示意圖 </p><p>　　4 循環(huán)水的經濟環(huán)保性 </p><p>　　4.1 循環(huán)水經濟性 </p><p>　　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(jié)約，特別是在施工現(xiàn)場無水源的情況。就如方斗山特長隧道

24、循環(huán)水的應用，為工程施工的投入節(jié)約了成本，預計雙洞施工6公里可節(jié)約成本279341.15元，詳見下表。 </p><p><b>　?、?引用自來水 </b></p><p>　　水費：0.35元/噸×64889噸=22711.15元 </p><p>　　電費：每天平均消耗200度電 </p><p>　　2

25、00度×365天×2×1元/度=146000元 </p><p>　　人工費：3次×50元/次×24月=3600元 </p><p>　　注：每月檢修3次：每次50元，共一人 </p><p><b>　　材料費 </b></p><p>　　水泵：1臺×550

26、0元/臺=5500元 </p><p>　　水管：2150米20元/米=43000元 </p><p>　　電線：2180米×3相×9.5元/米=62130元 </p><p><b>　?、?循環(huán)水 </b></p><p>　　主要人工費跟自來水一樣，其他的相比自來水，不增加費用支出 </p

27、><p>　　表1 施工投入費用對照表 </p><p>　　由上表各項費用的對比情況可知，共節(jié)約費用279341.15元。 </p><p>　　4.2 循環(huán)水環(huán)保性 </p><p>　　隧道出來的污水除了重復利用外，其他剩余的水均經過處理后排放，對環(huán)境無污染，相比較無循環(huán)水設計的隧道施工來說更具環(huán)保性。 </p><p&

28、gt;<b>　　5 總結 </b></p><p>　　通過循環(huán)水的設置，隧道施工場地的環(huán)境得到了很大的改善，而且節(jié)約了施工成本。通過方斗山特長隧道的實踐證明隧道循環(huán)水的設計完全可行，為其他隧道工程施工提供借鑒。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]《公路隧道施工技術規(guī)范》（JTJ