隧道施工循環(huán)水設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　隧道施工循環(huán)水設(shè)計(jì)</b></p><p>　　摘要：為了保持洞內(nèi)施工場(chǎng)地的干燥，確保洞內(nèi)工人施工以及機(jī)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(guān)鍵詞：隧道循環(huán)水設(shè)計(jì) </p><p>　　中圖分類號(hào)： U45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p>&

2、lt;b>　　1 工程概況 </b></p><p>　　方斗山特長隧道設(shè)計(jì)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(gòu)造，區(qū)域性斷裂構(gòu)造——橫梁子斷裂帶（F1）及次級(jí)斷層發(fā)育、分布規(guī)律，巖溶發(fā)育規(guī)律及水文地質(zhì)特征等。方斗山隧道隧址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖溶發(fā)育、地下水豐富，屬水文地質(zhì)條件復(fù)雜的隧址。預(yù)計(jì)平水期隧道涌水量124180m3/d，雨季最大涌水量宜按五倍計(jì)，為62

3、0900 m3/d，屬涌水量特大隧道。隧址區(qū)地下水對(duì)砼無結(jié)晶類、分解類、結(jié)晶分解復(fù)合類腐蝕性。 </p><p>　　2 建設(shè)循環(huán)水設(shè)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(jī)用水、噴霧灑水用水、襯砌用水、導(dǎo)管注漿用水等。從施工工藝上來簡述以上幾個(gè)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(fēng)槍進(jìn)行鉆孔施工，風(fēng)槍鉆孔施工的原理為高壓氣體帶動(dòng)鉆頭在巖體內(nèi)鉆進(jìn)。在風(fēng)槍鉆頭鉆進(jìn)的過程中，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，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)，用水來降溫及潤滑鉆頭。 </p><p>　　洞內(nèi)除塵及降溫：隧道掌子面鉆孔結(jié)束后，開始進(jìn)行爆破工作，爆破后會(huì)在隧道內(nèi)出現(xiàn)大量的灰塵及有毒氣體。這些灰塵除了通過通風(fēng)設(shè)施

5、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。隨著隧道深度的不斷加深，洞內(nèi)溫度有所上升，在洞內(nèi)噴水降溫，確保洞內(nèi)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(jìn)行初期支護(hù)。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(yùn)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(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(yīng)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(dòng)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(yuǎn)，水量小等原因，不僅影響施工進(jìn)度，而且增加了施工成本。 </p><p>　　3 循環(huán)水的設(shè)計(jì)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(jìn)度計(jì)劃要求施工，保證工程質(zhì)量、工人施工安全以及機(jī)械工作安全，我們對(duì)地下水采取以防、截、排、堵相結(jié)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(qiáng)調(diào)對(duì)水的合理利用。 </p><p>　　圖1 循環(huán)水設(shè)置結(jié)構(gòu)圖 </p><p><b>　　3.2 水量計(jì)算 </b></p><

9、;p>　　隧道內(nèi)出現(xiàn)的地下水，經(jīng)過化驗(yàn)，水質(zhì)達(dá)到了施工要求，能夠直接用于施工。并且通過實(shí)際檢測(cè)，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立方。 </p><p>　　經(jīng)測(cè)算施工用水量為： </p><p><b>　　鑿巖機(jī)用水量 </b></p><p>　　Q鑿=0.3噸/時(shí)·臺(tái)×2小時(shí)&

10、#215;16臺(tái)×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(tái)×30分×2臺(tái)=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(jìn)按照3米估算 </p><p>　　3、t工作時(shí)間按照2年估算 </p><p><b>　　隧道進(jìn)口水量統(tǒng)計(jì) </b></p><p>　　左洞每小時(shí)為3.52立方，右洞每小時(shí)為3.36立方 </p

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

16、;　　3.3 循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　洞內(nèi)排水主要靠施工防排水設(shè)施，施工防排水設(shè)施與結(jié)構(gòu)物防排水工程相結(jié)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(jié)省工程投資，還能防止運(yùn)營中發(fā)生凍害、混凝土浸蝕、襯砌滲漏水、道路翻漿、電器設(shè)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(gè)臺(tái)階開挖。方斗山隧道出口段路線縱坡為順坡，

17、所以上、下臺(tái)階的排水措施相對(duì)比較簡單，不需要機(jī)械排水，施工防排水工程與隧道防排水工程容易結(jié)合。采取具體方案如下： </p><p>　　在離掌子面前約2~3米處設(shè)置臨時(shí)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(cè)的縱向排水溝，縱向排水溝應(yīng)設(shè)置在于洞內(nèi)施工電纜線的另一側(cè)，并且不能影響洞內(nèi)風(fēng)水管道安設(shè)。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(jié)構(gòu)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(nèi)；在仰拱開挖施工時(shí)，上臺(tái)階的地下水通過排水管由縱向排水溝排到流水槽內(nèi)。 </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(jié)合匯集地下水。對(duì)于隧道初期支護(hù)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(shè)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(shí)候，也會(huì)滲漏到隧道的底部，因此在隧道仰拱

19、的開挖過程中，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(nèi)。 </p><p>　　圖2 循環(huán)水設(shè)計(jì)平面布置圖 </p><p>　　隧道初期支護(hù)過程中，雖然對(duì)隧道內(nèi)的地下水進(jìn)行了處理，地下水也得到了控制，但是局部會(huì)有出現(xiàn)滴漏水現(xiàn)象。若對(duì)這現(xiàn)象不及時(shí)處理，洞內(nèi)施工場(chǎng)地容易被破壞，給工人以及機(jī)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(nèi)施

20、工場(chǎng)地的干燥，當(dāng)隧道出渣的時(shí)候，通過機(jī)械在隧道內(nèi)設(shè)置橫坡，使水排到縱向排水溝內(nèi)，或者在隧道內(nèi)設(shè)置拱坡，使水分別排到洞內(nèi)兩側(cè)，再通過洞內(nèi)分段設(shè)置橫向截水溝排到縱向排水溝內(nèi)。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(hù)和二次襯砌之間拱頂至邊墻腳下設(shè)置縱向排水管，并在縱向排水管范圍內(nèi)設(shè)ECB/EVA共擠防竄流復(fù)合防水板。同時(shí)在隧道內(nèi)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(yù)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(nèi)的水排到隧道洞口時(shí)，進(jìn)入隧道洞口的沉沙井內(nèi)，在沉沙井內(nèi)進(jìn)行第一次沉淀，經(jīng)第一次沉淀的水通過埋制的排水管道進(jìn)入隧道左右洞中央設(shè)置的二次沉淀池，經(jīng)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(shè)水壓機(jī)，通過水壓機(jī)把水輸送到空壓機(jī)房及洞內(nèi)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(nèi)雜物，保證水流的順暢。處理沉沙井以及沉淀池內(nèi)的雜物，保證干凈整潔。 </p><p>　　3.4 循環(huán)水環(huán)保設(shè)計(jì) </p><p>　　洞內(nèi)施工排放的污水經(jīng)沉淀處理后應(yīng)用于隧道洞內(nèi)施工。沉淀池內(nèi)淤泥用吸泥泵抽出后集中晾干，而后裝運(yùn)至棄碴場(chǎng)內(nèi)統(tǒng)一堆棄。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

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(jīng)濟(jì)環(huán)保性 </p><p>　　4.1 循環(huán)水經(jīng)濟(jì)性 </p><p>　　循環(huán)水的應(yīng)用不僅為施工提供方便，而且在人力、物力、財(cái)力方面均得到很大的節(jié)約，特別是在施工現(xiàn)場(chǎng)無水源的情況。就如方斗山特長隧道

24、循環(huán)水的應(yīng)用，為工程施工的投入節(jié)約了成本，預(yù)計(jì)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(fèi)：0.35元/噸×64889噸=22711.15元 </p><p>　　電費(fèi)：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(fèi)：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(fèi) </b></p><p>　　水泵：1臺(tái)×550

26、0元/臺(tái)=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>　　⑵ 循環(huán)水 </b></p><p>　　主要人工費(fèi)跟自來水一樣，其他的相比自來水，不增加費(fèi)用支出 </p

27、><p>　　表1 施工投入費(fèi)用對(duì)照表 </p><p>　　由上表各項(xiàng)費(fèi)用的對(duì)比情況可知，共節(jié)約費(fèi)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(fù)利用外，其他剩余的水均經(jīng)過處理后排放，對(duì)環(huán)境無污染，相比較無循環(huán)水設(shè)計(jì)的隧道施工來說更具環(huán)保性。 </p><p&

28、gt;<b>　　5 總結(jié) </b></p><p>　　通過循環(huán)水的設(shè)置，隧道施工場(chǎng)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(shí)踐證明隧道循環(huán)水的設(shè)計(jì)完全可行，為其他隧道工程施工提供借鑒。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ