一、隧道反坡段排水的一般方法

    隧道反坡段施工時因掘進(jìn)作業(yè)面按下坡的方式向前推進(jìn)，使地下水和施工用水積聚在工作面底部。為避免掘進(jìn)過程中設(shè)備浸入水中和影響仰拱塊鋪設(shè)作業(yè)，TBM一般都隨機備有一套具有一定排水能力的排水系統(tǒng)。然而，當(dāng)反坡地段處在富水區(qū)域內(nèi)，有可能出現(xiàn)涌水時，還應(yīng)制定出包括應(yīng)急措施在內(nèi)的施工排水方案。該方案主要包括引排水路徑及排水系統(tǒng)的組成與設(shè)置。

    引排水路徑一般根據(jù)工程是否有平行導(dǎo)坑而定。在有先行貫通的平行導(dǎo)坑的情況下，污水可通過就近的橫通道直接引入平行導(dǎo)坑水溝后順坡排出洞外。否則，必須采用多級集水坑和水泵的方式，將污水由低位到高位逐級引排過變坡點后，經(jīng)仰拱塊中心水溝順坡排出洞外。

    排水系統(tǒng)主要由水泵、管路、集水坑等設(shè)施組成。其中水泵的技術(shù)性能、管路規(guī)格以及集水坑的容量、數(shù)量、位置和間隔距離等，應(yīng)根據(jù)排水量的要求和作業(yè)特點進(jìn)行合理配置。

    集水坑和排水泵通常沿隧道中心水溝間隔設(shè)置。集水坑的作用有兩個，其一是將工作面的污水由低位接引到高位；其二是防止高位的地下滲水順中心水溝流向工作面，以減少工作面積水和對仰拱鋪設(shè)作業(yè)的干擾。在具有平行導(dǎo)坑排水條件的情況下，必要時也可在橫通道與正洞的交匯處布設(shè)集水坑，以便就近將中心水溝集水坑內(nèi)的污水轉(zhuǎn)引至平行導(dǎo)坑排水溝內(nèi)。

    二、秦嶺Ⅰ線隧道反坡段排水實施方案

    秦嶺Ⅰ線隧道出口段從洞口起掘進(jìn)3266 m以后，開始轉(zhuǎn)入3‰～11‰的反坡段施工，隧道的2666 m地段存在反坡段排水問題。據(jù)地質(zhì)資料顯示，其中有1745 m處于富水區(qū)域。根據(jù)工程具體情況，確定采用工作面污水和地下水經(jīng)橫通道排入Ⅱ線平行坑的引排方案，橫通道間距為420 m。

    （一）排水系統(tǒng)

    1．TBM工作面排水系統(tǒng)

    TBM工作面排水系統(tǒng)總排量為130 m³/h，由1臺流量為100 m³/h的泥漿泵、2臺流量各為15 m³/h的潛水泵、1個容量為20 m³的污水箱、1臺流量為156 m³/h的鎧裝泵及相關(guān)的排水管路組成。

    位于工作面的2臺潛水泵與泥漿泵并聯(lián)后，通過直徑為100 mm的鋼管，依次與設(shè)在16號拖車左側(cè)的污水箱、鎧裝泵相連，鎧裝泵排水口管道與設(shè)在17號拖車上的水管卷筒連接。潛水泵靠近刀盤后部設(shè)置，泥漿泵置于前外機架正下方，通過導(dǎo)鏈懸掛于機架，換步過程中將水泵提起，其他時間放下，水泵高度根據(jù)洞底積碴多少調(diào)整。根據(jù)工作面水量大小，泥漿泵和潛水泵可同時啟動，也可單獨啟動。當(dāng)所抽排的污水和TBM各系統(tǒng)冷卻回水經(jīng)管路進(jìn)入水箱，接近其最高水位線時啟動鎧裝泵，并通過卷筒水管和排水管道，由橫通道將污水排入Ⅱ線平行導(dǎo)坑排水溝。

    卷筒水管可跟隨TBM掘進(jìn)而延伸，當(dāng)卷筒水管僅剩1～2圈時，應(yīng)接長排水鋼管，卷回污水管，防止TBM拖拉后配套系統(tǒng)時將污水管拉斷。此處需專人負(fù)責(zé)卷筒水管的收放及尾部管路的檢查。

    污水進(jìn)入污水箱后，經(jīng)沉淀凈化處理，所含沙子、碎石殘存于水箱底部。正常掘進(jìn)時每10～15天清理一次。如遇富水區(qū)，則應(yīng)縮短清理時間間隔。

    2．TBM工作面?zhèn)溆门潘到y(tǒng)

    該系統(tǒng)用于工作面積水量超過130 m3/h時的情況。系統(tǒng)排水總量為400 m³/h，由2臺流量為200 m³/h的6ZX - 20型自吸泵和后接排水管組成。

    自吸泵懸掛于連接橋中層平臺下。排水管采用直徑為150 mm的鋼管或帶鋼絲軟管，布置于連接橋和后配套系統(tǒng)的左側(cè)，延伸至后配套系統(tǒng)尾部。后配套系統(tǒng)各拖車間的排水鋼管通過軟管連接。后配套系統(tǒng)以后至橫通道地段，以鋼管為主，置于仰拱塊左側(cè)，并經(jīng)橫通道通往Ⅱ線平行導(dǎo)坑。后配套系統(tǒng)尾部與鋼管之間采用40～50 m軟管相連，作為TBM向前掘進(jìn)的可調(diào)式伸展管道。為防止管路排水倒流對泵產(chǎn)生不良影響，在自吸泵與排水管間增設(shè)止回閥。為盡快將工作面水位降至30 cm以下，工作面排水系統(tǒng)的3臺水泵應(yīng)與備用排水泵同時啟動，以保證設(shè)備和人員的安全。

    3．中心水溝截流排水系統(tǒng)

    本系統(tǒng)的作用是防止TBM后方的高位水通過中心水溝經(jīng)仰拱塊作業(yè)區(qū)不斷流入掘進(jìn)工作面，減輕工作面的抽排壓力和對仰拱塊鋪設(shè)作業(yè)的干擾。

    系統(tǒng)在Ⅰ線隧道DK77+524(距離變坡點約2 km)處設(shè)一大集水坑。TBM施工到該處時，預(yù)留1塊仰拱塊不鋪設(shè)，留出作為大集水坑，并配置1臺流量為65 m³/h的QW65-10-3型潛水泵，通過管道將截流的水排至就近的橫通道集水坑。橫通道集水坑中配1臺流量為108 m³/h的5DA-8型自吸泵。橫通道內(nèi)架設(shè)一道直徑為150 mm的鋼管，與集水坑中的水泵相匹配，以便將TBM后部2 km范圍內(nèi)的涌水匯集至此處，再由此抽排到Ⅱ線平行導(dǎo)坑排出。

    （二）排水系統(tǒng)主要設(shè)備機具配置（見表6-7）

    表6-7    排水系統(tǒng)主要設(shè)備機具配置一覽表

    （三）勞力組織

    成立排水工班，下設(shè)3個小組，分別隨掘進(jìn)和整備工班作業(yè)（見表6-8）。

    表6-8    排水作業(yè)勞力組織表

    （四）排水系統(tǒng)的供電

    排水系統(tǒng)配置專用的配電箱，安裝于連接橋E02配電柜外側(cè)過道平臺上。常規(guī)情況下動力由TBM主變壓器供電，經(jīng)E02柜輸出；當(dāng)E02停電時，利用架設(shè)于橫通道及洞壁的電纜線，由Ⅱ線可移動變壓器供給。為保證排水，在配電柜、主機下部水泵處與后配套系統(tǒng)17號拖車污水管卷筒等處設(shè)應(yīng)急照明燈，以保證充足的照明。