Ｖａｌｕｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ・１３３・ 自动抽排水系统在秦岭隧洞中的应用 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｕｍｐｉｎｇ ａｎｄ Ｄｒａｉｎａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔｈｅ Ｑｉｎｌｉｎｇ Ｍｏｕｎｔａｉｎｓ Ｔｕｎｎｅｌ 陈兵ＣＨＥＮ Ｂｉｎｇ （中铁十七局集团第－－３２程有限公司，西安７１００４３） （ＣＲ１７ＢＧＮＯ．２ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｉ＇ａｎ ７１００４３，Ｃｈｉｎａ） 摘要：国内长大隧洞反坡排水常规方式还处于利用人工操作机械的阶段，施ｉｆ－中如泵站设置数量较多，需安排大量劳动力参与 排水，管理繁琐，人力、财力耗费也大 本文结合秦岭隧洞７号洞应用实例，介绍反坡自动抽排水系统，供相关专业人员参考 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｌｏｎｇ ｔｕｎｎｅｌ ｒｅｖｅｒｓｅ ｓｌｏｐｅ ｄｒａｉｎａｇｅ ｉｓ ｓｔｉｌｌ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｗａｙ ｂｙ ｍａｎｕａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ．Ａ§ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｐｕｍｐｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎ ｉｓ ｌａｒｇｏ，ｉｔ ｎｅｅｄｓ ａ ｌａｒｇｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｌａｂｏｒ ｆｏｒｃｅ ｆｏｒ ｄｒａｉｎａｇｅ，ｉｔｓ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｔ ｃｏｍｐ￣ｘ， ｈｕｍａｎ ａｎｄ ｆｉｎａｎｃｉａｌ ｗａｓｔｅ ｉｓ ｈｕｇｅ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｅｘａｍｐｌｅ ｏｆ Ｑｉｎｌｉｎｇ Ｍｏｕｎｔａｉｎｓ Ｔｕｎｎｅｌ Ｎｏ．７ ｃａｖｅ，ｔｈｅ ｒｅｖｅｒｓｅ ｓｌｏｐｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｐｕｍｐｉｎｇ ａｎｄ ｄｒａｉｎａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｅｄ ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ ｍｅｍｂｅｒｓ． 关键词：自动抽排水；秦岭隧洞；斜井；反坡 Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｗａｔｅｒ ｐｕｍｐｉｎｇ ａｎｄ ｄｒａｉｎａｇｅ；Ｑｉｎｌｉｎｇ Ｍｏｕｎｔａｉｎｓ Ｔｕｎｎｅｌ；ｉｎｃｌｉｎｅｄ ｓｈａｆｔ；ｒｅｖｅｒｓｅ ｓｌｏｐｅ 中图分类号：Ｕ４５３．６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—４３１１（２０１５）Ｏｌ一０１３３—０２ ０引言 置１处，共计８处，泵站及集水坑形式见图１。 目前隧洞施工中，采用反坡、斜井或者竖井方案时，不 可避免地存在采用集水坑集中排水的问题，一般都采用电 动抽水设备手动开关排水。但隧洞施工过程中的涌水量存 在不确定性，使排水的频率又不尽相同，需要专人执勤看 管，增加大量的人工成本。 一般在电动抽水系统设计时，均按照洞内最大涌水量 考虑水泵型号，故功率一般较大，致使整个施工过程中水 泵长期高负荷运行，造成大量的能源浪费。 引汉济渭工程秦岭隧洞７号洞施工中，通过现场实际 调查研究，研发了“一种反坡隧洞自动抽排水装置及多级 抽排水系统”，具有投入劳力少，能耗低的优点。 １工程概况 引汉济渭工程秦岭隧洞７号洞工程位于西安市周至县 陈河乡境内，主洞全长８．１２２４８３ｋｍ。隧洞设计流量７０ｍ ｓ， 比降为１／２５３０，成洞断面尺寸为６．７６ｘ６．７６ｍ（宽×高）；７号 堑凰 斜井总长１８７７ｍ，比降５．７３％，成洞断面尺寸为７ｘ６ｍ。 图１泵站及集水坑布置示意图 主洞Ｋ６７＋１６３．５１７一Ｋ７０＋５００段位于弱富水区（Ⅲ）， 预测本段正常涌水量１１６８ｍＳ／ｄ，可能出现的最大涌水量 掌子面积水采用移动式潜水泵抽至就近泵站或临时 ２３３６ｍＶｄ；主洞Ｋ７０＋５００～Ｋ７５＋２８６段位于中等富水区 集水坑内，泵站间已施工地段出水经临时集水坑自然汇积 （Ⅱ），ＱＦ２、ｆ２１、ｆ２２、ｆ２３、ｔ２５、ｆ２６断层破碎带及影Ⅱ向带，岩 到泵站水池内：泵站集水由工作泵将水经管路抽排至前一 体破碎，节理裂隙贯通性强，预测本段正常涌水量５２５５ｍ３， 段泵站内，如此接力抽排到洞外经污水处理后排放。泵站 ｄ，可能出现的最大涌水量１０５１０ｍ３／ｄ。Ｋ６７＋１６３．５１７～Ｋ７５＋ 水仓容量按最大涌水量ｌＯｍｉｎ进行设计，并考虑施－ｒＳｎ清 ２８６段预测总正常涌水量６４２３ｍ３／ｄ，可能出现的总最大涌 淤方便及具有应急能力综合确定；临时集水坑根据区域汇 水量１２８４６ｍＴｄ，突发涌水为本项目重大风险源。 水段水量大小确定。工作水泵按使用１台、备用１台配备， ２总体排水方案 并定期轮换。 斜井及下游正洞排水均为反坡排水，因比降较小，上 ３设备配套选型 游难以顺坡排水，全洞均采用机械排水，设置多级泵站接 在设备选择上，考虑到排水的水量及水的成份，同时 力方式排水。临时集水坑每２００ｍ设置一处，１１５￣，７集水坑 各级泵站排水能力应充分配备，并有一定的储备能力。由 容水量为６～１０ｍ，；排水泵站容水量为９０ｍ，，每ｌＯ００ｍ设 于隧洞排水包括渗水及施工废水，水质除地下水本身成份 置一处；泵站在下游设置４处，上游设置３处，斜井中部设 外，主要还有石硝、泥浆以及喷射混凝土的回弹物、掺杂 物，由此确定选用污水污物潜水泵。 作者简介：陈兵（１９８１一），男，重庆人，毕业于西南科技大学，研究 根据水量计算，排水管网采用０３００ｍｍ钢管，每个泵 方向为隧道。 站需选用大扬程的１２０ｋＷ水泵。但因隧洞涌水数量的随 ・１３４・ 价值工程 机性，采用大功率水泵长期运行将造成大量电能浪费，增 加施工成本投入，故每个泵站采用４台３０ｋＷ水泵，利用 自动控制系统根据水量大小自动调节水泵开启数量。 自掌子面向洞外存在水量递增，考虑在管理、操作维 修上的方便，泵站均选用同型号水泵，只是在水量较小的 地段水泵数量上相应减少。掌子面的移动水泵，采用移动 动水泵Ｍ３抽排水。 轻便的水泵，实际操作根据水量大小选用５ｋＷ和７．５ｋｗ 两种型号，并根据水量变化在数量上予以增减。 ４自动抽排水控制系统 本自动抽排水系统可用于反坡隧洞中多个不同高度 泵站的接力抽排水，简单的将低位泵站自动抽排水装置中 的主管道１３通入高位泵站即可，高位泵站自动抽排水装 置的主管道出口延伸至下一个泵站或隧洞外，本隧洞主洞 内的多级接力排水及斜井中高差排水均由此形式实现。 ４．２运行管理 ４＿２＿１正常运行后，由一名抽水队长负责，分两班，每 班斜井及上游共１人，下游１人，共４人，人员仅作为日常 ４．１工作原理本系统包括设置在泵站的两台以上水 巡检，无需参与抽水工作。 泵，每个水泵均由一个自复位开关控制该水泵的开启及关 ４。２．２巡查人员需检查通电线路状况，自动排水装置， 闭，每个水泵出水口均通过一个单向阀及分管道连接主管 水泵，启动箱，及泵站内淤泥淤积状况等，发现有隐患，及 道，经主管道排至隧洞外；每个水泵的自复位开关均通过 时处理、汇报。 一根软绳与积水井中一个浮球连接，各浮球的设置高度不 ４．２．３使用水泵虽然均为污水泵，但一旦在进水口处 等，从低水位线至高水位线依次增加，其控制系统如图２ 产生淤积将导致堵泵。为此，需要对坑内污水进行搅和。施 所示。 工中采用在高压风管上安一￣５０ｍｍ出风口，利用高压风 定期对进水口处进行冲搅，防止污泥的淤积。 ４．２．４每隔一段时间，仍需安排施工人员对坑内污泥 杂物进行清理。 ４．２．５在进水口仓裹铁窗纱，同时把掌子面水泵或进 水口安置在钻设小孔的铁桶内，可以防止污泥及杂物的进 入而发生堵塞，铁桶可用工地费油桶加工，利用钉子打孔。 ４＿２．６为解决因某一泵站出现问题，暂时不能抽水而 导致整个排水系统瘫痪，如图３所示，将管路接通，在泵站 处开一个出水口和一个进水口，正常情况下，关闭闸阀①， 打开闸阀②、③；泵站出现问题时，关闭闸阀②、③，打开闸 阀①。 ｌ、低水位线；２、高水位线 ３、浮球；４、软绳；５、自复位开关 ６、７、电 缆，８、指示灯；９、水泵 １０、１１、分管道；１２、单向阀；ｌ３、主管道；１４、泵站． 图２自动抽排水系统结构示意图 如图２所示，泵站１４中布置四个水泵（Ｍ０、Ｍ１、Ｍ２、 图３泵站三通示意图 Ｍ３．），其每个水泵（如水泵Ｍ０）由一个自复位开关５控制 该水泵的开启及关闭，其默认为关闭状态。每个水泵出水 ５总结 口通过分管道１０采用法兰与单向阀１２连接，单向阀１２ 反坡排水是隧洞施工中的一项重要工作，也存在相当 再通过分管道１１与主管道１３采用法兰连接，单向阀１２ 大的难度。国内长大隧洞反坡排水常规方式还处于利用人 控制水流仅向主管道１３方向流动，主管道延伸至隧洞外。 工操作机械的阶段，施工中如设置泵站数量较多，需安排 各水泵的自复位开关分别通过一根软绳４与泵站１４中的 大量劳动力参与排水，人力、财力耗费较多。秦岭隧洞７号 不同高度的浮球连接，以控制水泵使用数量，浮球高度根 洞自动抽排水控制系统重在体现“节能、安全和实用”的原 据设计流速考虑，其高度可通过软绳长度调节。 则，与以往的常规排水系统相比，从人工和耗电方面，节约 本系统的控制原理是，浮球３带有一定重量且能在水 了施工成本，同时在管理上达到简约的目的，对同类工程 中自动浮起，水量在低水位线１以下时，浮球３因自重自 具有一定的指导作用。 然下垂，通过软绳４拉动自复位开关５，断开电路，水泵 参考文献： ＭＯ停止工作，水量超过低水位线１后，浮球３因浮力上 ［１冲水东北勘测设计研究有限责任公司．ＳＬ３７８—２００７，水工 建筑物地下开挖工程施工规范【ｓ】．北京：中国水利水电出版社， 浮，软绳４松动，自复位开关５自然闭合，启动水泵ＭＯ抽 ２ｏｏ７：５１－５５． 排水；水量继续增大时，浮球３－１上浮，自复位开关５一ｌ自 【２］ＳＬ ２５５—２０００，泵站技术管理规程［ｓ］．中国水利水电出版 然闭合，启动水泵Ｍ１抽排水；水量再增加时，浮球３—２上 社，２０００． 浮，自复位开关５—２自然闭合，启动水泵Ｍ２抽排水ｉ水量 ［３】刘勇，杨伟，王志强，李兴波，王国良，王维，唐健．一种隧道 如再增加时，浮球３—３上浮，自复位开关５—３自然闭合，启 侧向排水装置［Ｐ］．国专利：ＣＮ２０３７５６２３５Ｕ，２０１４—０８—０６．
