CN115263398A - 一种基于单向坡三洞兼斜井下穿隧道的通风排水方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于隧道施工工程技术领域，特别涉及一种基于单向坡三洞兼斜井下穿隧道的通风排水方法。隧道包括三洞并行的正洞左线、正洞右线和平导，平导下穿正洞且平导处于正洞左线和正洞右线之间，正洞采用分段式施工，位于第N施工区段，设置有至少一个与平导连通的斜井，通过在斜井与临近的正洞之间开通斜井支洞，在正洞左线和正洞右线之间开通第一横通道；在斜井、斜井支洞内进行隧道通风系统、隧道排水系统的设置，增加隧道同时向前掘进的工作面。加快施工进度。

Description

一种基于单向坡三洞兼斜井下穿隧道的通风排水方法

技术领域

本发明属于隧道施工工程技术领域，特别涉及一种基于单向坡三洞兼斜井下穿隧道的通风排水方法。

背景技术

随着铁路建设项目的快速发展，对于环境保护的要求也日益加强，铁路隧道施工带来的环境影响引起人们的日益关注，其中隧道施工废水被认为是污染源之一。近些年，国家也在逐年加大对隧道施工废水处理的投入。铁路隧道施工废水处理工程的建设，很好的保护了工程当地的生态环境，促进了当地经济社会与环保的协调发展，但是其巨大的投资成本也给铁路建设带来了较大的经济压力。

另外，隧道施工时的通风供氧也是长大隧道设计的一大难点，高效的通风供氧设计能显著的提高施工人员与机械的效率、降低施工风险、有效缩短工期，但是复杂且高效的隧道通风供氧也会提高隧道投资成本，给铁路建设带来较大的经济压力。

调查发现，隧道施工废水的主要来源是隧道施工时期排出的受污染的地下水，包括施工作业面(掌子面)和隧道衬砌后的盲管(包括横向盲管和纵向盲管)所收集的两部分地下水，其余施工作业流程如钻孔和爆破、喷射和注浆等工序所产生的废水量较少。此外，掌子面附近的地下涌水(原为清水)经掌子面附近涌出并遇到岩粉、岩屑、水泥浆等后才变为废水，是施工废水的主要来源；而隧道二衬段的盲管所收集的水多为清水，也是施工废水的重要来源。若能在隧道内实现掌子面(掘进段)、初衬段的施工废水与二衬段的涌水(清水)的清污分质分流，不仅可以有效地降低隧道施工废水处理设施的规模、处理难度，也可以大幅降低此部分的建设成本和处理费用。

对于地质情况特殊且复杂的隧道，往往采用分修设计，为了满足工期、超前地质探测等要求，还会在两座分修隧道中间设置平导。为了节约施工成本，平导出口可能利用辅助坑道洞口，由于横通道坡度控制，平导需要下穿正洞。

对于三洞并行修建的隧道，清污分流以及通风难度更大，另外遇到下穿型斜井的复杂工况时，清污分流以及施工通风更为复杂。

隧道施工时的通风供氧也是长大隧道设计的一大难点，高效的通风供氧设计能显著的提高施工人员与机械的效率、降低施工风险、有效缩短工期，但是复杂且高效的隧道通风供氧也会提高隧道投资成本，给铁路建设带来较大的经济压力。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的三洞并行修建的隧道兼下穿型斜井的复杂工况下，清污分流以及通风效率低，施工成本高，施工进度慢的技术缺陷，提供一种基于单向坡三洞兼斜井下穿隧道的通风排水方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于单向坡三洞兼斜井下穿隧道的通风排水方法，隧道包括三洞并行的正洞左线、正洞右线和平导，所述平导下穿正洞且所述平导处于所述正洞左线和正洞右线之间，正洞采用分段式施工，位于第N施工区段，设置有至少一个与所述平导连通的斜井，通过在所述斜井与临近的正洞之间开通斜井支洞，在所述正洞左线和所述正洞右线之间开通第一横通道；在所述斜井、所述斜井支洞内进行隧道通风系统、隧道排水系统的设置，增加隧道同时向前掘进的工作面，其中，N为除零以外的自然数。

本发明提出的涉及单向坡三洞兼斜井下穿隧道的通风排水方法中，为了提高施工进度，解决现有施工过程中，隧道内清污、通风效率低下的技术难题，在斜井与正洞不能贯通的情况下，通过开设斜井支洞的方式，向正洞内连接风管，使同一个施工区段能够同时形成四个作业面同步向前掘进，且通过增加斜井支洞的方式进行排布风机，不需要额外的进行专门的风机的架设，直接在斜井内部进行，操作比较简单，灵活性强。

本申请的技术方案中，斜井与正洞之间的角度大于多少度，不可直接将斜井与正洞连通，在正洞下方设置平导，斜井下穿正洞后与平导连通。

作为本发明的优选技术方案，所述隧道通风系统按照如下方式排布：

位于第N施工区段，在所述斜井支洞与所述斜井的交叉口位置处设置两台第一风机，每台所述第一风机分别对应一根第一风管，所述第一风管一根连接至正洞左线向前掘进的掌子面，另一根连接至正洞右线向前掘进的掌子面；

在所述斜井中设置两台第二风机，每台所述第二风机分别对应一根第二风管，所述第二风管一根连接至所述平导向前掘进的掌子面，另一根通过所述平导连接至所述正洞左线或者正洞右线的第N+1施工区段向前掘进的掌子面；

当位于第N-1施工区段的所述正洞对应的掌子面施工完成后，将所述第一风机转移至正洞进口位置，根据通道的位置进行第一风管与正洞内掌子面的连接；直到对应的第N施工区段施工完成。

本发明的技术方案中，当对应的施工区段内其斜井下穿正洞与平导直接连通的情况下，为了增加正洞的作业面，提高施工进度，在所述斜井与所述正洞之间开通一个斜井支洞，斜井支洞的开通，进一步的增加了隧道通风系统的安置空间，通过斜井支洞内增设两台第一风机，并通过专用的风管通向正洞左线、或正洞右线向前掘进的掌子面位置进行新风的输送，而掌子面位置处因施工产生的废气也可以根据逆向的路径返回至斜井支洞处，并通过斜井支洞以及斜井排出到洞外。斜井进入至平导的风管一条直抵平导的掌子面，一条通过平导与正洞连通的斜通道进入至正洞的掌子面进行施工。

作为本发明的优选技术方案，位于第N施工区段，所述正洞左线与所述正洞右线之间连通的为第一横通道，正洞左线与所述平导之间连通的为第二横通道，正洞右线与所述平导之间连通的为第三横通道；

正洞贯通前，所述第一风机通过第一横通道分别通向正洞左线和正洞右线内向前掘进的掌子面；所述第二风机通过第二横通道或第三横通道从平导通向第二N+1施工区段的掌子面。

作为本发明的优选技术方案，所述第一风管、第二风管设置于所述正洞、所述平导的拱肩位置。

作为本发明的优选技术方案，所述隧道排水系统按照如下方式排布：

所述平导未贯通前，位于第N施工区段，在所述正洞左线、所述正洞右线向前掘进的掌子面位置处分别设置污水移动泵站，在所述正洞左线、正洞右线的沿途间隔设置若干个污水固定泵站，若干所述污水固定泵站之间通过污水管连通，所述污水管汇集于与所述正洞连通的斜井支洞处；

所述平导内对应的掌子面位置处设置有污水移动泵站，在所述平导的沿途间隔设置有污水仓，污水移动泵站和污水仓、以及相邻的污水仓之间通过污水管连通；

所述斜井内间隔设置有污水固定泵站，所述正洞左线、所述正洞右线内的污水分别通过所述斜井支洞泵送至所述斜井内的所述污水固定泵站统一处理；

所述平导内的污水通过污水管逐级泵送至所述斜井内的所述污水固定泵站统一处理。

作为本发明的优选技术方案，所述斜井、所述斜井支洞内均设置有污水固定泵站和清水固定泵站。

作为本发明的优选技术方案，所述平导内的每个污水仓旁边同时设置有清水仓，所述正洞、所述平导内均设置有清水沟和清水过轨管，所述斜井内设置有清水固定泵站，所述正洞左线衬砌后的清水通过清水沟及清水过轨管沿着第二横通道收集至清水仓内；所述正洞右线衬砌后的清水通过清水沟及清水过轨管沿着第三横通道收至清水仓内，所述平导衬砌后的清水通过清水沟及清水过轨管收集至清水仓内，所述清水固定泵站用于将所述清水仓内的清水逐级提升斜井洞外排放。

正洞左右线衬砌背后的清水，通过正洞清水沟及清水过轨管经斜通道收集至平导内的清水仓；同时平导衬砌背后的清水通过平导清水沟及清水管收集至平导内的清水仓。再通过斜井内设的清水固定泵站将平导清水仓内的清水逐级提升至斜井洞外排放。

作为本发明的优选技术方案，所述平导贯通后，将所述平导内的清水仓、污水仓回填，所述正洞左线、所述正洞右线内设置的污水固定泵站移除。

所述正洞左线产生的污水沿污水管经过第二横通道导入至平导内污水沟处理后排放；所述正洞右线产生的污水沿污水管经过第三横通道导入至平导内污水沟处理后排放；

所述正洞及所述平导的衬砌背后的清水均通过清水过轨管流入所述平导内的清水沟后自流排出洞外排放。

作为本发明的优选技术方案，所述清水沟、所述污水沟并列设置于所述正洞、所述平导的拱脚位置。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明涉及的山区富水或涌水量较大的分修加平导隧道类型，通过应用上述通风排水方法中，能够大幅减小隧道通风排水和清污分流处理的规模，简化施工流程，具有较好的通风排水以及清污分流的效果，极大的降低了施工建设和运营成本。

2、本发明提出的涉及单向坡三洞兼斜井下穿隧道的通风排水方法中，为了提高施工进度，解决现有施工过程中，隧道内清污、通风效率低下的技术难题，在斜井与正洞不能贯通的情况下，通过开设斜井支洞的方式，向正洞内连接风管，使同一个施工区段能够同时形成四个作业面同步向前掘进，且通过增加斜井支洞的方式进行排布风机，不需要额外的进行专门的风机的架设，直接在斜井内部进行，操作比较简单，灵活性强。

附图说明

图1是第N施工区段的隧道结构平面示意图；

图2是本发明的隧道正洞左线贯通前的阶段隧道通风方法的平面示意图；

图3是本发明的隧道正洞左线贯通后的阶段隧道通风方法的平面示意图；

图4是本发明的隧道平导贯通前阶段的隧道排水施工方法的平面示意图；

图5是本发明的隧道平导贯通后阶段的隧道排水施工方法的平面示意图；

图6是斜井的剖视结构示意图；

图标：11-正洞左线；12-正洞右线；13-平导；14-左线掌子面；15-右线掌子面；16-第一横通道；17-第二横通道；18-斜井；19-平导掌子面，20-斜井支洞；

21-第一风机；22-第一风管，23-第二风机，24-第二风管，25-第三横通道；

31-污水移动泵站，32-污水固定泵站，33-污水管，34-清水固定泵站，35-清水沟，36-清水过轨管，37-污水沟，131-污水仓，132-清水仓；

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例提出一种隧道的通风方法；具体的，涉及的隧道结构如图1所示；隧道包括三洞并行的正洞左线11、正洞右线12和平导13，所述平导13下穿正洞且所述平导13处于所述正洞左线11和正洞右线12之间，本实施例中，三洞均为单向坡结构；坡度为15°-20°左右；

正洞采用分段式施工，当前图1仅为其中某一个施工区段，该施工区段长度范围为500-600m左右；该施工区段设置有一个与所述平导13连通的斜井18，具体的，本实施例中，斜井18下穿正洞左线11，斜井18与所述平导剖面之间的角度为多少度左右，具体的，在所述正洞左线11和所述正洞右线12之间开通有第一横通道16；正洞左线11与所述平导13之间开通有第二横通道17；当前施工区段，自左向右为前进施工方向，该区段中，包括三个向前掘进的掌子面，分别为左线掌子面14、右线掌子面15和平导掌子面19。

具体的，所述隧道通风系统按照如下方式排布，如图2所示：本实施例中，定义当前施工区段为第二施工区段，定义该区段向前掘进的掌子面中，正洞左线11的掌子面为2L，正洞右线12的掌子面为2R；

在所述斜井18与所述正洞左线11之间开通斜井支洞20，在所述正洞左线11和所述正洞右线12之间开通有第一横通道16；位于当前的施工区段，在所述斜井支洞19与所述斜井18的交叉口位置处设置两台第一风机21，每台所述第一风机21分别对应一根第一风管22，所述第一风管22一根连接至正洞左线11向前掘进的掌子面，即2L，另一根通过第一横通道16后连接至正洞右线12向前掘进的掌子面(即2R)；如图2所示，在所述斜井18中设置两台第二风机23，每台所述第二风机23分别对应一根第二风管24，所述第二风管24一根连接至所述平导13向前掘进的平导掌子面19，另一根通过所述平导13连接至所述正洞左线11的第三施工区段对应的掌子面(即3L)；

当位于第一施工区段的所述正洞对应的掌子面施工完成后，本实施例中，具体为正洞左线11的第一施工区段对应的掌子面(即1L)施工完成，两个施工区段连通后，将所述第一风机21从斜井支洞20转移至正洞进口位置，如图3所示，直到对应的第N施工区段施工完成。

实施例2

本实施例中涉及一种隧道排水系统，如图4-6所示，其中涉及的隧道结构如实施例1中的相同；所述隧道排水施工方法包括两个阶段：

分别为平导贯通前和平导贯通后；

所述平导13未贯通前，位于第二施工区段，在所述正洞左线11、所述正洞右线13向前掘进的掌子面位置处(2L、2R位置)分别设置污水移动泵站31，在所述正洞左线11、正洞右线12的沿途间隔设置若干个污水固定泵站32，若干所述污水固定泵站32之间通过污水管33连通，所述污水管33汇集于与所述正洞左线11连通的斜井支洞20处；

所述平导13内对应的平导掌子面19位置处设置有污水移动泵站31，在所述平导13的沿途间隔设置有污水仓131，污水移动泵站31和污水仓131、以及相邻的污水仓131之间通过污水管33连通。

将平导掌子面19及平导初支段产生的污水沿平导内布置的污水管33逐级提升至斜井支洞20与斜井18交叉口处，再通过设在所述交叉口处的污水固定泵站32提升至洞外处理后排放。

正洞左线11、正洞右线12内的污水通过沿途设置的污水固定泵站32逐级泵送至斜井支洞20内，并通过斜井18输送至外部。平导13内的污水通过沿途设置的污水仓131逐级泵送至斜井18处通过斜井18输送至外部。

更具体的，所述斜井18、所述斜井支洞20内均设置有污水固定泵站32和清水固定泵站34。所述平导13内的每个污水仓131旁边同时设置有清水仓132，所述正洞、所述平导13内均设置有清水沟35和清水过轨管36。正洞左线11、正洞右线12衬砌背后的清水，通过正洞清水沟35及清水过轨管36经第二横通道17、第三横通道40收集至平导13内的清水仓132；同时平导13衬砌背后的清水通过平导清水沟35及清水过轨管36收集至平导13内的清水仓132。再通过斜井18内设的清水固定泵站34将平导清水仓132内的清水逐级提升至斜井18洞外排放。

在所述平导贯通后，所述隧道排水系统按照如下方式排布：

将所述平导13内的多个清水仓132、多个污水仓131进行回填处理，位于所述正洞左线11、所述正洞右线12的污水固定泵站32移除，左右线掌子面及初支段产生的施工废水沿污水管33经第二横通道、第三横通道接入平导13污水沟37自流排出洞外处理，最后排放。

正洞左线11、正洞右线12及平导13衬砌背后的清水均通过清水管36流入平导13内清水沟后自流排出洞外排放。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于单向坡三洞兼斜井下穿隧道的通风排水方法，其特征在于：隧道包括三洞并行的正洞左线(11)、正洞右线(12)和平导(13)，所述平导(13)下穿正洞且所述平导(13)处于所述正洞左线(11)和正洞右线(12)之间，正洞采用分段式施工，其特征在于，包括如下工序：

在位于第N施工区段，设置与所述平导(13)连通的斜井(18)，其中，N为除零以外的自然数；

通过在所述斜井(18)与临近的正洞之间开通斜井支洞(20)，在所述正洞左线(11)和所述正洞右线(12)之间开通第一横通道(16)；

在所述斜井(18)、所述斜井支洞(20)内进行隧道通风系统、隧道排水系统的设置，增加隧道同时向前掘进的工作面。

2.根据权利要求1所述的基于单向坡三洞兼斜井下穿隧道的通风排水方法，其特征在于，所述隧道通风系统按照如下方式排布：

位于第N施工区段，在所述斜井支洞(20)与所述斜井(18)的交叉口位置处设置两台第一风机(21)，每台所述第一风机(21)分别对应一根第一风管(22)，所述第一风管(22)一根连接至正洞左线(11)向前掘进的掌子面，另一根连接至正洞右线(12)向前掘进的掌子面；

在所述斜井(18)中设置两台第二风机(23)，每台所述第二风机(23)分别对应一根第二风管(24)，所述第二风管(24)一根连接至所述平导(13)向前掘进的掌子面，另一根通过所述平导(13)连接至所述正洞左线(11)或者正洞右线(12)的第N+1施工区段向前掘进的掌子面；

当位于第N-1施工区段的所述正洞对应的掌子面打通至第N施工区段后，将所述第一风机(21)转移至正洞进口位置，根据通道的位置进行第一风管(22)与正洞内掌子面的连接；直到对应的第N施工区段施工完成。

3.根据权利要求2所述的基于单向坡三洞兼斜井下穿隧道的通风排水方法，其特征在于，位于第N施工区段，所述正洞左线(11)与所述正洞右线(12)之间连通的为第一横通道(16)，正洞左线(11)与所述平导(13)之间连通的为第二横通道(17)，正洞右线(12)与所述平导(13)之间连通的为第三横通道(25)；

正洞贯通前，所述第一风机(21)通过第一横通道(16)分别通向正洞左线(11)和正洞右线(12)内向前掘进的掌子面；所述第二风机(23)通过第二横通道(17)或第三横通道(25)从平导(13)通向第N+1施工区段的掌子面。

4.根据权利要求3所述的基于单向坡三洞兼斜井下穿隧道的通风排水方法，其特征在于，所述第一风管(22)、第二风管(24)设置于所述正洞、所述平导(13)的拱肩位置。

5.根据权利要求1所述的基于单向坡三洞兼斜井下穿隧道的通风排水方法，其特征在于，所述隧道排水系统按照如下方式排布：

所述平导(13)未贯通前，位于第N施工区段，在所述正洞左线(11)、所述正洞右线(12)向前掘进的掌子面位置处分别设置污水移动泵站(31)，在所述正洞左线(11)、正洞右线(12)的沿途间隔设置若干个污水固定泵站(32)，若干所述污水固定泵站(32)之间通过污水管(33)连通，所述污水管(33)汇集于与所述正洞连通的斜井支洞(20)处；

所述平导(13)内对应的掌子面位置处设置有污水移动泵站(31)，在所述平导的沿途间隔设置有污水仓(131)，污水移动泵站(31)和污水仓(131)、以及相邻的污水仓(131)之间通过污水管(33)连通；

所述斜井(18)内间隔设置有污水固定泵站(32)，所述正洞左线(11)、所述正洞右线(12)内的污水分别通过所述斜井支洞(20)泵送至所述斜井(18)内的所述污水固定泵站(32)统一处理；

所述平导(13)内的污水通过污水管(33)逐级泵送至所述斜井(18)内的所述污水固定泵站(32)统一处理。

6.根据权利要求5所述的基于单向坡三洞兼斜井下穿隧道的通风排水方法，其特征在于，所述平导(13)内的每个污水仓(131)旁边同时设置有清水仓(132)，所述正洞、所述平导(13)内均设置有清水沟(35)和清水过轨管(36)，所述斜井(18)内设置有清水固定泵站(34)，

所述正洞左线(11)衬砌后的清水通过清水沟(35)及清水过轨管(36)沿着第二横通道(17)收集至清水仓(132)内；所述正洞右线(12)衬砌后的清水通过清水沟(35)及清水过轨管(36)沿着第三横通道(25)收至清水仓(132)内，所述平导(13)衬砌后的清水通过清水沟(35)及清水过轨管(36)收集至清水仓(132)内，所述清水固定泵站(34)用于将所述清水仓(132)内的清水逐级提升斜井(18)洞外排放。

7.根据权利要求5所述的基于单向坡三洞兼斜井下穿隧道的通风排水方法，其特征在于，所述平导(13)贯通后，将所述平导(13)内的清水仓(132)、污水仓(131)回填，

所述正洞左线(11)、所述正洞右线(12)内设置的污水固定泵站(32)移除。

所述正洞左线(11)产生的污水沿污水管经过第二横通道(17)导入至平导(13)内污水沟(37)处理后排放；所述正洞右线(12)产生的污水沿污水管(33)经过第三横通道(25)导入至平导(13)内污水沟(37)处理后排放；

所述正洞及所述平导(13)的衬砌背后的清水均通过清水过轨管(36)流入所述平导(13)内的清水沟(35)后自流排出洞外排放。

8.根据权利要求1所述的基于单向坡三洞兼斜井下穿隧道的通风排水方法，其特征在于，所述清水沟(35)、所述污水沟(37)并列设置于所述正洞、所述平导(13)的拱脚位置。

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