CN103628915A - 一种大断面富水饱和粉细砂隧道降排水方法 - Google Patents
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Abstract
一种大断面富水饱和粉细砂隧道降排水方法，在隧道正洞下部超前施工双侧壁导洞，沿着导洞下台阶掌子面及边墙分别打设多根降水管，这些降水管通过集水总管上的多根分支管与真空泵连接，真空泵将水排至工作面集水箱内，分段引排至正洞集水坑，最后集中抽排至洞外。本发明采用真空轻型井点降排水，很好地解决了施工中涌水、流砂等施工技术难题，提高了降水效果、保障了施工安全，使隧道开挖支护施工得以正常顺利进行。
Description
技术领域：
本发明属于隧道工程建设技术领域，特别涉及一种大断面富水饱和粉细砂隧道降排水方法。
背景技术：
富水饱和粉细砂地层的地质情况决定了隧道施工的特殊性，目前国内在富水饱和粉细砂地层中修建隧道尚属罕见，并无相应施工经验可以借鉴。兰渝铁路LYS-7标桃树坪隧道3号斜井正洞段主要为上第三系富水粉细砂层，砂层致密、洁净，成岩作用差，正洞涌水量为900～1100m3/d。经取样试验：含泥量5～10%，孔隙率为22%～26%，孔隙比0.36～0.4，渗透系数为10-3cm/s～10-4cm/s，水平和垂直渗透系数相差很小。正洞底部有厚约2m的钙质弱胶结砂岩，强度、整体性较好，不透水。
正洞试验段前期采用“深井降水+集水坑集中抽排”方式进行降水，降水井直径60cm，深10m，因底部钙质胶结层不透水且砂层渗透系数小，降水效果差，掌子面开挖时经常出现流砂，施工难度极大。
发明内容：
本发明的目的就在于提供一种大断面富水饱和粉细砂隧道降排水方法，该方法采用真空轻型井点降排水，很好地解决了施工中涌水、流砂等施工技术难题，提高了降水效果、保障了施工安全，使隧道开挖支护施工得以正常顺利进行。
如上构思，本发明的技术方案是：一种大断面富水饱和粉细砂隧道降排水方法，其特征在于：在隧道正洞下部超前施工双侧壁导洞，沿着导洞下台阶掌子面及边墙分别打设多根降水管，这些降水管通过集水总管上的多根分支管与真空泵连接，真空泵将水排至工作面集水箱内，分段引排至正洞集水坑，最后集中抽排至洞外。
上述真空泵在降水施工中负压控制在0.06MPa以下。
上述降水管采用φ32mmPPR管，其长度L=4m，其管头对称制有进水孔，梅花型布置。
上述降水管采用φ42钢管，其长度L=4m，管头为箭头封闭尖形，中部进水管插入箭头封闭尖形管头内，尾部钢管与进水管固接；所述进水管上制有进水孔。
上述降水管管头外部包裹100目双层钢丝滤网。
上述进水管外部包裹100目双层钢丝滤网。
上述真空泵采用V6型，其电机功率为7.5KW。
上述集水总管采用φ80mm钢管，总管长4m，其上设置10根分支管，分支管之间的间距为0.4m，分支节上安装球形闸阀。
上述分支管采用φ32mm钢管，分支管节长30cm。
本发明具有如下的优点和积极效果：
1、本发明将“真空轻型井点降水”应用于隧道施工,有效利用重力降水与降水漏斗原理，在正洞下部超前施工双侧壁导洞，导洞下台阶掌子面及边墙打设φ32mmPPR管或φ42钢管，L=4m降水管，并经φ80mm集水主管与V6型真空泵相连，保证接头严密不漏气，同时降水施工中真空负压控制在0.06MPa以下。真空泵将水排至工作面集水箱，分段引排至正洞集水坑，最后集中抽排至洞外。因此，本发明很好地解决了施工中涌水、流砂等施工技术难题，提高了降水效果，保障了施工安全，使隧道开挖支护施工得以正常顺利进行。
2、本发明在开挖支护施工中注意对降水管进行保护，掌子面部分井点管可以重复使用，降低施工成本。
3、本发明采用真空轻型井点降水，与传统深井降水比较，施工便捷，效果好。针对纯粉细砂层及粉细砂与钙质胶结交互层，可依据实际情况全断面打设轻型降水管真空降水，这样既可满足开挖支护施工要求，又可避免流砂滑塌灾害发生，保障施工安全。
附图说明：
图1是降水管横断面施工图；
图2是掌子面降水管设置放大图；
图3是掌子面降水管平面布置图；
图4是降水管纵向布置示意图；
图5是降水管平面布置示意图；
图6是φ32mmPPR降水管制作程序图；其中，图6-1是4米长φ32mmPPR管、图6-2是φ32mmPPR降水管管头50cm段示意图、图6-3是φ32mmPPR降水管结构示意图；
图7是φ42钢管降水管制作程序图；其中，图7-1是φ42钢管降水管管头示意图、图7-2是φ42钢管降水管进水管示意图、图6-3是φ42钢管降水管尾部示意图；图7-4是φ42钢管降水管结构示意图。
图8是本发明施工工艺流程图。
具体实施方式：
如图1、2、3所示：一种大断面富水饱和粉细砂隧道降排水方法，在隧道正洞下部超前施工双侧壁导洞，沿着导洞下台阶掌子面及边墙分别打设多根降水管2、1，这些降水管通过集水总管上的多根分支管与真空泵4连接，真空泵将水排至工作面集水箱13内，分段引排至正洞集水坑，最后集中抽排至洞外。
正洞集水坑及排水系统均为常规方法，在此仅详细介绍“真空轻型井点降水”具体实施方案。真空轻型井点降水施工工艺流程见如图8所示。
1、集水总管3、降水管1加工制作:
1）集水总管采用φ80mm（t=4mm）钢管，总管长4m，分支管节5采用φ32mm（t=3.25mm）钢管，分支管节长30cm，在主管上按照40cm间距割孔，将支管节与主管焊接牢固。分支管节中间安设阀门，控制井管降水。
2）φ32PPR降水管井管加工：采用4m长PPR管，管头50cm段，按照4cm间距对称钻φ6mm进水孔6，梅花型布置，管头外包裹100目双层钢丝滤网7加工完成。如图6所示。
3）φ42钢管降水管井管加工：管头8采用L=25cmφ42无缝钢管加工，端头10cm加工为箭头封闭尖形；进水管9采用φ32（t=2mm）钢管加工，L=55cm,其中50cm段切割30×2mm槽型进水孔10，进水管外部包裹100目双层钢丝滤网11，滤网端插入尖形管头；尾部12采用4m长φ42钢管，与进水管焊接牢固。如图7所示。
2、降水管井打设：下台阶掌子面及边墙分别打设φ32mmPPR降水管（或φ42钢管），其长度L=4m。即在距掌子面10m范围内按纵向间距0.8～1.2m，布设边墙降水管井，按图1所示外插角下插打设。
掌子面管井横向间距0.6m，打设6孔管井，如图1、2所示。
如图3所示：这些降水管经过φ80mm集水总管与V6型（电机功率为7.5KW）真空泵相连，集水总管采用φ80mm钢管L=4m，每台泵连接1根集水总管，降水管通过钢丝软管与集水总管上的分支管相连，每根集水总管上设置10根φ32mm分支管，分节管间距0.4m,保证接头严密不漏气，在支管节上安装球形闸阀，控制井管降水。
纯砂层地段选用PPR管井，采用高压风冲孔后插管完成。砂层中有板结块、孤石地段，选用无缝钢管井管，风枪钻孔后采用风枪推进插管。
3、系统安装排查：
降水管通过钢丝软管与集水主管上的分支管相连，集水总管通过软胶管与V6型真空泵（电机功率7.5KW）相连，接头采用铁线绑扎牢固，如图4所示。开机试用，观察压力表，降水施工中真空负压控制在0.06MPa以下，如果压力升高，必须对降水管进行逐根排查，看有无漏气，同时必须检查插入土层中的钢管密封是否到位，漏气部位可采用胶布缠裹密封严实。
依据掌子面实际渗水位置及出水量，随时调整管井布置，必要时增加真空泵数量。降水需满足开挖时无流砂、滑塌发生，开挖支护正常连续施工。导洞掌子面每掘进3m打设一环降水管井，依次循环推进。
本发明采用正洞下部双侧壁导洞超前施工，导洞内采用“真空轻型井点降水+集水坑滤网集中抽排”的方式进行降水，可有效地保证正洞上断面开挖支护施工安全。
Claims (9)
1.一种大断面富水饱和粉细砂隧道降排水方法，其特征在于：在隧道正洞下部超前施工双侧壁导洞，沿着导洞下台阶掌子面及边墙分别打设多根降水管，这些降水管通过集水总管上的多根分支管与真空泵连接，真空泵将水排至工作面集水箱内，分段引排至正洞集水坑，最后集中抽排至洞外。
2.根据权利要求1所述的一种大断面富水饱和粉细砂隧道降排水方法，其特征在于：上述真空泵在降水施工中负压控制在0.06MPa以下。
3.根据权利要求1所述的一种大断面富水饱和粉细砂隧道降排水方法，其特征在于：上述降水管采用φ32mmPPR管，其长度L=4m，其管头对称制有进水孔，梅花型布置。
4.根据权利要求1所述的一种大断面富水饱和粉细砂隧道降排水方法，其特征在于：上述降水管采用φ42钢管，其长度L=4m，管头为箭头封闭尖形，中部进水管插入箭头封闭尖形管头内，尾部钢管与进水管固接；所述进水管上制有进水孔。
5.根据权利要求3所述的一种大断面富水饱和粉细砂隧道降排水方法，其特征在于：上述降水管管头外部包裹100目双层钢丝滤网。
6.根据权利要求4所述的一种大断面富水饱和粉细砂隧道降排水方法，其特征在于：上述进水管外部包裹100目双层钢丝滤网。
7.根据权利要求1所述的一种大断面富水饱和粉细砂隧道降排水方法，其特征在于：上述真空泵采用V6型，其电机功率为7.5KW。
8.根据权利要求1所述的一种大断面富水饱和粉细砂隧道降排水方法，其特征在于：上述集水总管采用φ80mm钢管，总管长4m，其上设置10根分支管，分支管之间的间距为0.4m，分支节上安装球形闸阀。
9.根据权利要求1所述的一种大断面富水饱和粉细砂隧道降排水方法，其特征在于：上述分支管采用φ32mm钢管，分支管节长30cm。
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