水利水電工程隧洞排水處理

水利水電工程隧洞排水處理摘要：近年來，我國的核電能源開發(fā)已取得了空前的發(fā)展，相繼興建了一大批世界一流的核電站，其工程條件復(fù)雜、建設(shè)規(guī)模巨大、建設(shè)速度之快為世界所矚目。由于地下輸水隧洞易于布置、節(jié)省建筑材料、施工干擾少、環(huán)境破壞少等優(yōu)點(diǎn)而被核電站廣泛采用。特別是在一些地址條件十分復(fù)雜的地區(qū)，地下輸水隧洞是唯一經(jīng)濟(jì)且可行的選擇。地下隧洞的施工將不可避免地對地下圍巖的原巖應(yīng)力造成破壞，圍巖應(yīng)力重新分布進(jìn)而導(dǎo)致圍巖出現(xiàn)塑性破壞及過大的變形。當(dāng)圍巖變形較大時將影響地下工程的正常運(yùn)行，嚴(yán)重的甚至?xí)鹚矶吹奶?，造成重大的生命?cái)產(chǎn)損失，因此有必要對隧洞圍巖進(jìn)行支護(hù)，增強(qiáng)其強(qiáng)度，控制其變形。地下工程的規(guī)模、施工方法、支護(hù)結(jié)構(gòu)、支護(hù)時機(jī)等同樣會影響圍巖的穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞：水利水電工程；隧洞；排水處理引言隧洞排水指的是從隧洞向外排水的一種水工隧洞，是水利工程的一項(xiàng)重要輔助建筑。加強(qiáng)對其小斷面快速掘進(jìn)施工工藝的探索，對于隧洞排水工程的整體發(fā)展有著積極的促進(jìn)作用，施工團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)選擇合理的施工設(shè)備、布設(shè)方式以及對應(yīng)的施工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)小斷面的快速掘進(jìn)。1排水方案設(shè)計(jì)總體思路在隧洞排水方案設(shè)計(jì)過程中，涌水值為估算值，實(shí)際施工時可能水量較大，若選擇排水能力小則可能無法滿足排水要求，也可能水量較小，若選擇排水能力大則導(dǎo)致成本增加。斜井的抽排水組織是減少斜井施工干擾、提升斜井施工進(jìn)度的關(guān)鍵因素。由于排水量具有不確定性，因此施工期排水設(shè)備配置主要根據(jù)施工作業(yè)面最大預(yù)測水量配置，并適當(dāng)考慮預(yù)留備用。在支洞與主洞交叉口部位設(shè)置排水泵站，水泵揚(yáng)程一級布置，流量逐級增加：基礎(chǔ)流量為最大預(yù)測水量，并按現(xiàn)場實(shí)際情況調(diào)整，抽排能力不足時根據(jù)流量情況按照50m3/h、100m3/h、150m3/h一級逐級增加水泵。2排水布置設(shè)計(jì)隧洞施工支洞進(jìn)入主洞后，作為交叉口上、下游主洞施工通道和排水通道。在交叉口部位設(shè)置排水泵站，上游側(cè)和下游側(cè)工作面滲水及施工用水及支洞滲水等通過泵站抽排至洞口污水處理系統(tǒng)，處理后排放或二次利用，洞內(nèi)設(shè)置3趟排水管，在斷層帶及富水段前，先安裝趟管路，預(yù)留1趟管路的位置，在開挖至斷層帶或巖溶富水段時，可根據(jù)現(xiàn)場情況安裝第3趟管路。其中交叉口上游側(cè)自流至交叉口水池，在主洞側(cè)設(shè)寬50cm，深30cm排水溝，工作面潛水泵輔助集中水流；下游側(cè)在襯砌段設(shè)潛水泵抽排掌子面附近滲水及施工用水至鋼板水箱，未襯砌段根據(jù)現(xiàn)場施工場地設(shè)集水坑，利用潛水泵將水抽排至鄰近水箱，距離1km設(shè)置1個長期集水箱，掌子面附近設(shè)置1個臨時集水池（坑）。3水利水電工程隧洞排水處理方法根據(jù)水利水電工程施工活動特點(diǎn)，確定隧洞建設(shè)過程中隧洞排水處理方案，施工過程中應(yīng)建立相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)管理體系并做好運(yùn)行維護(hù)工作，為工程的順利建設(shè)創(chuàng)造良好條件。（1）進(jìn)行隧洞排水處理設(shè)計(jì)的前提是需要預(yù)估隧洞排水強(qiáng)度，而在環(huán)評及初步設(shè)計(jì)階段，工程施工尚未開始，設(shè)計(jì)使用的隧洞排水強(qiáng)度均為預(yù)估強(qiáng)度。因此，施工過程中需做好隧洞排水強(qiáng)度的記錄，從而驗(yàn)證前期設(shè)計(jì)的可靠性，同時也可為其他隧洞工程提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。（2）隧洞排水處理方案選擇較多，而最佳的處理方案需結(jié)合現(xiàn)場施工條件、自然環(huán)境條件等綜合選擇。（3）目前水利水電工程施工期隧洞排水處理沒有相應(yīng)的規(guī)程、規(guī)范可依，設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇只能參照類似工程或其它行業(yè)規(guī)范。因此，隧洞排水處理的設(shè)計(jì)需在工程實(shí)踐中不斷調(diào)整并積累經(jīng)驗(yàn)，以尋求最佳的設(shè)計(jì)參數(shù)。（4）工程實(shí)施過程中，依然存在一些問題導(dǎo)致隧洞排水處理效果不穩(wěn)定，如清淤不及時、加藥系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定等。因此，不僅需做好相關(guān)土建工程工作，同時仍需做好施工期運(yùn)行管理維護(hù)工作。（5）隧洞排水處理過程中的清淤污泥含水量較高，工程設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理過程中需充分考慮清淤污泥的干化工藝及場地。4水利水電工程隧洞排水處理注意事項(xiàng)4.1平流式自然沉淀法高懸浮物的隧洞排水經(jīng)隧洞口提升泵進(jìn)入預(yù)沉池，以除去大顆粒懸浮物，然后進(jìn)入兩級平流式沉淀池進(jìn)行自然沉淀，上清液排放，泥沙外運(yùn)至附近渣場。該處理方案的特點(diǎn)是工藝流程簡單，基建技術(shù)要求不高，運(yùn)行操作簡單，運(yùn)行費(fèi)用少，但為達(dá)到較好的處理效果，沉淀池的規(guī)模較大，占地大。4.2引水隧洞開挖方法首先在支洞邊坡土石方進(jìn)行明挖、支護(hù)以及支洞口的鎖口，其后在施工支洞與引水隧洞交叉段開挖與支護(hù)，最后在引水隧洞上下游位置開挖。引水隧洞形狀如城門洞型，開挖時高度與寬度皆可設(shè)定為2.7m，應(yīng)用全斷面光面的形式實(shí)施爆破，在開挖W、V級圍巖地段時，遵循設(shè)計(jì)方案來布錨桿一鋼筋網(wǎng)一鋼拱架一噴射混凝土。開挖按照光面爆破要求進(jìn)行，鉆孔時選擇YT-28氣腿鉆，以直線掏槽的形式掏槽孔，且在槽孔中心鉆出42mm裝藥孔，在藥孔周邊10cm內(nèi)再打5只直徑為2mm孔，但不需要裝藥，達(dá)到改善掏槽效果的目的即可。在設(shè)計(jì)隧道爆破網(wǎng)絡(luò)時主要應(yīng)用孔內(nèi)延的方式，孔外主要應(yīng)用瞬發(fā)非電雷管分區(qū)簇聯(lián)，每簇控制在20發(fā)內(nèi)。隧道口段網(wǎng)路聯(lián)接過程中由于與其他建筑物的距離有著一定差異，因此通過科學(xué)的計(jì)算來控制最大單響藥量，使爆破震動在規(guī)定范圍內(nèi)，必要時進(jìn)行試點(diǎn)爆破以確保安全。4.3小轉(zhuǎn)彎半徑施工方案抽水蓄能電站排水廊道隧洞一般圍繞地下廠房修建，受線路布局等客觀條件限制，需要設(shè)計(jì)合適的曲率，與引水隧洞普遍的直線線路或者大曲率半徑線路不同,其曲線轉(zhuǎn)彎半徑要求極小，多為30?50m。TBM設(shè)計(jì)時需著重考慮超小轉(zhuǎn)彎半徑施工的整機(jī)適應(yīng)性,TBM調(diào)向、設(shè)備通過能力、皮帶機(jī)出渣等方面需特殊設(shè)計(jì)，以滿足整機(jī)小半徑轉(zhuǎn)彎的性能要求。因抽水蓄能電站修建選址的特殊性,緊湊型TBM多應(yīng)用在以II、III類圍巖為主的隧洞中，巖石飽和抗壓強(qiáng)度多為90~150MPa,巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD值為80%~95%,圍巖完整性好，石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)高。TBM長距離掘進(jìn)的情況下，對TBM的高效破巖能力、刀盤耐磨性要求較高。小半徑轉(zhuǎn)彎工況時，邊緣滾刀刀圈內(nèi)側(cè)將承受較大的載荷且受力嚴(yán)重偏離了正壓力方向，會加速邊緣滾刀刀圈內(nèi)側(cè)的磨損，因此，需對邊緣滾刀進(jìn)行針對性設(shè)計(jì)以延長刀具使用壽命。排水廊道隧洞圍繞地下廠房螺旋分層布置,每層受交通洞、排水洞線路交叉影響，相鄰洞口間距為100?400m，連續(xù)開挖距離較短，過站頻繁。同時，受洞內(nèi)運(yùn)輸、組裝場地空間限制，無法安裝大型起重機(jī)械,TBM主機(jī)在擴(kuò)大洞室組裝完成頂推掘進(jìn)至始發(fā)洞室后方可進(jìn)行后配套組裝。因此，應(yīng)盡量縮短TBM主機(jī)、單機(jī)和整機(jī)長度，減小各部件的結(jié)構(gòu)尺寸、質(zhì)量，以方便洞內(nèi)運(yùn)輸、吊運(yùn)和組裝，縮短整機(jī)組裝時間。結(jié)束語隧洞施工，必須采取有效措施確保抽排水，以確保開挖正常進(jìn)行。抽排水布置應(yīng)充分考慮泥沙、排水量、電力、清淤、經(jīng)濟(jì)成本等諸多因素的影響，保證能有效、經(jīng)濟(jì)合理的將來水排除，其主要設(shè)施包括水管、泵站、機(jī)組、變壓器等。抽排水工作在大傾角富水斜井施工中極其重要性，只有解決好抽排水工作才能加快隧道施工進(jìn)度，為隧道各項(xiàng)工序的正常進(jìn)行提供強(qiáng)有力的保障，才能為企業(yè)創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益，因此在大傾角富水斜井施工中，除采取合理的抽水設(shè)備配置外，抽水設(shè)備節(jié)能問題有待進(jìn)一步研究和探討。參考文獻(xiàn)林達(dá).排水隧洞在排水管網(wǎng)改造工程中的應(yīng)用[J].江西建材,2019(11):116-117+119.戴新型.隧洞為水利水電工程引水隧洞施工技術(shù)[J].建材與裝飾，2019(27):292-293.魯思遠(yuǎn)，陳勇，管志保,謝金