矿山法海底隧道废水排水系统设计实践

以青岛胶州湾海底隧道工程为依托,对废水系统排水能力的确定、废水提升方案的选择及废水泵房优化设计等方面进行分析,探讨矿山法海底隧道废水排水系统的主要关键技术。主要结论如下： 1）废水排水能力确定的关键在于隧道的结构渗漏水的定量,常规的水下隧道的结构渗漏水量数据不一定适用于海底隧道,必须实际测量后确定; 2）废水提升方案关系到排水的经济性和安全性,核心在于选取安全可靠的水泵类型; 3）废水泵房优化主要从废水池有效容积、结构设计及设备检修等方面进行展开分析; 4）矿山法海底隧道废水排水系统的设计,必须从隧道实际情况出发,综合考虑各类影响因素,以达到安全、经济的设计目标。     

水下长大隧道排水系统设计问题探讨

为了使水下长大隧道排水系统设计更加合理可靠,以目前国内已建成且最为典型的水下长大隧道青岛胶州湾隧道和厦门翔安隧道为例,采用理论分析和数值计算等方法对水下长大隧道排水系统存在的问题进行梳理,并对隧道防水、水泵选型、管道系统设置、水锤防护、集水池容积确定等关键排水系统设计提出以下建议： 水下长大隧道应严格控制结构渗漏水量,充分考虑盾构法全包防水在后期运营排水上的优势; 废水泵宜选择便于检修、更换的耐腐蚀下进水式多级潜水泵; 排水系统泵管匹配宜按一拖二模式设置,至多不宜超过一拖三; 除设置水锤消除器外,还应采取废水泵缓起缓停等水锤防护措施; 废水泵房集水池的有效容积应根据风险分析确定。     

盾构法过江交通隧道废水排水系统调研与总结

我国盾构法施工的过江交通隧道越来越多,其废水排水系统越来越受重视。以南京地铁3、10号线地铁过江隧道,纬三路、纬七路市政道路过江隧道为调研对象,主要从废水来源、废水泵站的排水能力、提升方案和泵房布置等方面进行比较与分析,对2类隧道共有的爆管问题及控制措施进行分析与探讨,形成调研结论如下： 为使废水排水系统达到安全可靠、经济高效的设计目标,首先应对废水排水系统的排水能力进行准确定位; 其次应根据隧道长度和埋深等实际情况,选择合理可行的提升方案,同时必须考虑隧道内的消防管道爆管控制,以防事故废水对隧道安全造成影响; 最后应结合隧道断面,合理布置泵房,在满足安全运行的条件下,方便设备的日常检修维护。     

武汉三阳路公铁合建越江隧道地铁层排水系统设计

公铁合建越江隧道废水泵房的设置形式直接影响工程的投资和运营安全,是设计的重点和难点。以武汉三阳路公铁合建越江隧道为依托,根据工程特点,将公路层和地铁层的废水泵房分开设置,提出设置体外泵房、选用潜水泵的体内泵房和选用凸轮泵的体内泵房3种地铁层废水泵房设置方案,并从土建影响、水泵选型、检修维护及安全性等方面进行综合比选,最终确定选用凸轮泵的体内泵房方案。该方案利用轨道中间及两侧空间做成3个连通的小集水池,采用凸轮泵代替潜水泵作为一级泵,安装在轨道旁的一级泵房内,不仅能减少下沉集水坑的落深,降低对盾构管片的影响,提高安全性,而且便于水泵的日常检修维护。     

新规范城市下穿隧道排水泵站的设计

通过中山东和路雨水泵站设计实例，对室外排水设计标准下穿隧道泵站设计作出解读：论证第二道横截沟设置的合理性，从而采用“高水高排”、横坡与纵坡相结合的收水方式进行收水，可有效减轻洪峰隧道最低点的收水压力；对设计汇水范围的划定、重现期的选取进行研究讨论，提出新的地面集水时间计算公式，除此之外，下穿立交雨水泵站规模应预留20%的安全空间，可有效降低水泵开始的台数，减少运营成本。最终针对内涝校核的要求，通过建立swmm模型分别对10年、20年，30年重现期连续3小时降雨下排水系统的能力进行模拟分析，结果显示，隧道内均未出现积水情况，开启一台水泵可以应对一年一遇的暴雨，两泵并联运行可应对重现期为 5至10年的降雨，三台泵同时开启可满足内涝校核30年一遇的强降雨。针对不同工况进行模拟设计，减少了相同暴雨强度下泵开启的台数与次数，降低了后续运营与维护的成本。对其他工程设计具有借鉴意义。     

基于涌水量预估和动态监测的公路隧道长距离反坡排水施工技术及其应用

常规的隧道反坡排水方案都是基于设计涌水量制定的,往往由于对涌水量判断不准确而导致排水能力不足或过剩,造成涌水灾害或资源配置浪费。为此,在"提前整体配置,过程局部优化"设计理念的基础上,提出基于涌水量预估和动态监测的隧道长距离反坡排水技术。该技术采用瞬变电磁、激发极化超前探测技术,对掌子面前方含水区位置及水量进行较准确的定位和预估;提出成本最小化排水优化公式,优化泵站分级设计及水泵功率选择;同时,动态监测涌水量,根据监测结果进行排水设置,提出了增级截流集水坑技术,有效解决2级泵站之间的排水问题。在宁夏东毛高速公路六盘山隧道中对该技术进行了应用,通过对反坡排水方案的优化,较好地完成了反坡排水任务,节约了排水成本,保证了隧道施工安全,取得了良好的应用效果。     

大型地下立交正交下穿段三维有限元数值分析

在大型互通式地下立交工程中,下穿隧道往往都处于整个地下立交工程的最低点,需要设置排水泵房,于是造成了在一定空间范围内的多洞室开挖。下穿隧道及排水泵房的修建不可避免地会对上覆小净距隧道产生影响,本文针对地下立交工程中隧道正交下穿段,以厦门东坪山地下立交工程为背景,采用三维有限元方法对新建下穿隧道的施工过程进行动态模拟,分析下穿段隧道动态开挖时,整个正交下穿段位移和变形的变化规律。计算结果表明：下穿隧道和排水泵房施工时整个下穿段将产生不均匀沉降、不均匀侧移和变形,需要对下穿段隧道和排水泵房所处的围岩进行加固,并在上覆隧道相应处设置防护钢拱架。     

厦门轨道交通3号线超长跨海地铁隧道土建设计方案比选

依托厦门市轨道交通3号线跨海隧道工程,分析了超长跨海隧道的工程特点、功能需求,针对特点和需求,从地质选线、工法选择和结构设计等方面,阐述了超长跨海隧道的土建方案设计理念,重点对施工采用"盾构+矿山+盾构"的组合工法、海域区间通风排烟道方案、风井位置选择和隧道结构断面形式选择进行了介绍。并对大小洞组合方案、三洞组合方案和单大洞方案进行了方案比选,最终确定采用大小洞方案。最后,对海底盾构与矿山对接、海底超长地铁隧道防灾救援、高水压跨海隧道结构防排水措施等关键技术问题进行了初探并提出了进一步研究的建议。     

新型下沉式泵房结构在水下隧道工程中的应用与数值模拟研究

厦门第二西通道工程跨海域段为采用钻爆法施工的水下隧道,该隧道在海域最低点的废水泵房有效容积要求达6519m3,采用常规的利用联络通道或主洞下部扩挖的泵房方案均不能满足蓄水需求。在对影响泵房方案因素分析的基础上,提出了纵向式、横向式、纵横混合式和下沉式四种大容积泵房布置方案。通过对四种泵房方案的定性分析,得出了纵向式与下沉式泵房方案在施工出渣便捷性、运营经济性、养护便利性等方面较其他两种方案有较好的优势。通过对纵向式与下沉式泵房方案进行有限元数值模拟得出,下沉式泵房缩短了纵向长度,降低了围岩受风化槽侵蚀影响的不确定性,简化了洞室结构,安全性优于纵向式泵房,综合优势明显。研究可为大容积水下隧道泵房形式设计提供借鉴。     

地铁隧道穿越南水北调干渠施工影响分析

以郑州轨道交通2号线向阳路站-南四环站区间盾构隧道下穿南水北调干渠工程为例,利用Midas/GTS有限元软件对地铁隧道下穿南水北调干渠在未通水及通水2种工况下进行对比模拟分析,通过现行沉降控制标准,得出以下结论： 1）左右线之间间距在2倍洞径以上,可有效减少左右线隧道对干渠的叠加影响; 2）在干渠未通水的情况下,隧道在渠底覆土8 m可满足沉降要求,在干渠通水之后,下穿隧道在渠底覆土厚度建议大于12 m。从地铁隧道施工方面考虑盾构施工对南水北调干渠可能产生的影响,以期为地铁隧道下穿南水北调干渠明渠设计及施工过程中线间距、覆土厚度选择、下穿时序及盾构掘进参数提供借鉴。     

广州地铁三号线天五区间泵房施工技术

 地铁建设中隧道联络通道是重点之一，而在软弱地层中进行联络通道底部泵房开挖则是联络通道施工的关键。结合广州地铁三号线天—五区间二号联络通道泵房的施工，介绍了在富水软弱地层下的土体注浆加固法结合暗挖法的实际应用。     

北京地区盾构区间泵房设计及施工的若干建议

为降低北京地区盾构区间泵房施工的风险,采用总结与分析的方法,总结近年盾构区间泵房设计与施工方面的经验和教训,提出3条建议:1)在满足要求的情况下,适当减小泵房埋深以降低施工难度;2)在目前的施工条件下,富水地层单纯依靠洞内深孔注浆止水开挖泵房,涌水、涌砂风险较高,宜尽量采取冻结法或地面降水方案;3)深孔注浆方案作为最终的优化措施。     

长距离输水管道设计方案

在给水工程中,有时会出现长距离输水管道,长度可达十几公里,乃至几十公里。可能途径河流、山谷、丘陵、公路、铁路等障碍物,可能出现地下水、岩石、空洞等地质条件,可能出现几百米的高差,可能设数个加压泵站,设计比较复杂。该文对长距离输水管道设计方案中有关选线、输水管道、加压泵站等问题作了阐述。     

漫谈矿山法隧道技术第十四讲——隧道涌水及其控制方法

分析制定隧道控制地下水对策的基本观点:既要考虑隧道施工对地下水的影响,也要考虑地下水对隧道施工的影响。指出控制地下水的对策必须符合3个条件:1)确保施工作业安全、顺利地开展;2)不对周边环境产生有害的影响;3)以合理的工费和工期来实现。隧道涌水视其发生位置、涌水量、发生时期、涌水量的历时变化等是各种各样的,应对隧道涌水进行合理分类,以便有的放矢地采取相应的对策。介绍了日本统计的地质构造和涌水现象的分类。涌水处理应达到3个基本目标:1)确保隧道施工在无水的条件下进行,或者是在可以接受的渗漏水条件下进行,或者是在对周边环境"可接受干扰"的条件下进行;2)二次衬砌原则上不承受水压作用,不得已时把水压控制在二次衬砌容许的范围内;3)运营中的隧道洞内不能成为地下水流经的通道,隧道衬砌背后必须形成一个纵横交错的、不易堵塞的、通畅的排水系统。达到上述目标的基本方法是:充分利用和提高围岩的隔水性能,合理地处理好"排"与"堵"的关系。针对涌水处理的3个基本目标,分别介绍了国内外相应的经验和措施。1)一些国家的指南、标准对隧道的涌水量进行了分级,认为涌水量≤2.5 L/(min·m)时基本上可以认为是在无水条件下施工;一般的线状流水、经常涌水可以用自然排水法排水;而针对突发大量涌水,则需要采取特殊的地下水对策予以解决。2)按照二次衬砌是否承受水压,隧道可分为3种情况:1衬砌不承受水压,即所谓的完全排水型隧道;2衬砌承受全部水压,即所谓的非排水型(防水型)隧道;3衬砌背后设置注浆域,分担衬砌承受的水压,衬砌只承受部分容许的水压。从目前的隧道设计实际来看,在山岭隧道中多数采用方案1,在城市隧道中多数采用方案2,在高水压和突发大量涌水的极端情况下采用方案3。介绍了日本、美国的设计经验。3)我国铁路隧道采用把地下水引入隧道,再从洞内两侧边墙附近设置的排水沟排出地下水的做法是值得商榷的;特别是在可能发生冻害的地区,更不可取。在国外,日本、德国、法国等国家的铁路、公路隧道基本上是把中央排水管设置在仰拱内或仰拱下方,而在隧道两侧只留有用于排出流入隧道内的雨水或隧道清洗水的排水沟;因此,建议立项研究取消洞内排水沟,设置中央或两侧脚部排水管的问题。最后指出,实现涌水处理的3个基本目标我们尚需努力,特别是"目标"的定位问题,尚需进行基础性的研究才能解决。在隧道施工中,涌水是不可避免的、客观存在的现象,我们积累的经验非常丰富,但缺乏系统的、认真的总结和归纳。     

隧道地下水处治的国内外研究现状分析

为深入研究隧道设计、施工面临的地下水处治难题,为高压富水隧道设计、施工提供理论依据,对隧道地下水处治技术的现状进行分析。不同部门在不同时期和社会经济条件下,提出了不同规范和地下水处理措施。针对隧道工程设计、施工过程所遭遇的地下水问题,尤其是隧道衬砌水压力荷载问题,各行业部门在隧道(洞)工程支护结构设计中对富水地层地下水压力对支护结构的影响认识并不一致,尤其是对外水压力能否折减仍存在一定争议,对地下水作用的认识仍未达成共识。为此,对隧道地下水问题从概念和方法上进行研究,在研究现状及存在的主要问题分析基础上,提出了下一步研究思路。     

某大型雨水泵站与调蓄池合建工程设计

在排水系统末端建设雨水泵站及调蓄池是提高城市排水防涝能力,同时控制初期雨水污染的有效途径.随着城市建设用地日益紧张,越来越多的雨水泵站和调蓄池开始采用合建的形式.现以上海市某雨水泵站及调蓄池合建设计为例,分析泵站与调蓄池合建形式的选择,详细介绍工程设计方案及建成后的运行模式.该泵站设计流量22.2 m3/s,调蓄池设计规模11 000 m3,结合用地条件及周边环境,泵站及调蓄池选用"平铺设置式"方案.针对项目建设用地小、周边环境复杂、景观要求高的特点,将各构筑物同基坑进行集约化布置,采用"两墙合一"的地下连续墙,建设一座花园型、海绵型泵站,并结合水力模型、BIM等新技术,对设计方案进行优化.此案例可为其他雨水泵站与调蓄池合建工程提供一定的借鉴.     

引排结合多工况泵站总体布置型式探讨

泵站工程从功能上来说可分为引水和排涝两大类。某些平原圩区泵站枢纽工程要求同时具备机排、机引、自排、自引多种工况调度功能,相对于传统泵站,其具有节省投资、减少占地、管理集中等优点。引排结合泵站的设计要点和难点在于总体布置型式的选择及运行调度方案的确定。文章结合阜阳市某水系连通项目,对引排结合多工况泵站的几种总体布置方案进行了介绍及分析,设计方案均合理可行,可为其他相关的引排结合泵站设计提供思路和借鉴。     

地铁特长海底隧道消防给水系统设计研究

目前国内地铁特长海底隧道消防系统的设置尚无明确标准可依,为了深入研究地铁特长海底隧道消防系统的设计标准,结合青岛、厦门等地的地铁特长海底隧道消防系统设计,分析了地铁特长海底隧道的火灾原因及特点,提出了特长隧道内消火栓、轻水泡沫及自动喷水灭火系统等典型方案设计建议,并对地铁特长海底隧道消防给水系统设计中的一些关键技术问题从方案比选等方面加以论述,其中包括一些关于地铁特长海底隧道消防给水系统设计方面的思考和体会。推荐消火栓系统+联络通道内设置高压细水雾系统,指出管材及管道结构安全是设计中应重点关注的问题。