淹井災害追排水施工方案的研究與應用中鐵隧道集團一處有限公司龍廈鐵路追排水施工QC小組一、工程概況二、小組簡介三、選擇課題四、設定課題目標五、提出方案，確定最佳方案六、問題的假想預測七、制定對策八、對策實施九、總體效果檢查對比十、總結及鞏固匯報內容

象山隧道是新建龍巖至廈門鐵路的重點控制性工程，隧道設計為單線雙洞，左右線正線分別長15898米，占線路總長度的1/10，隧道設有輔助施工斜井5座。象山隧道為特長鐵路隧道，其長度和難度在國內隧道建設史上均能名列前茅。隧道地質條件極其復雜，要克服煤層瓦斯、軟巖變形、斷層、巖爆、溶蝕地層、涌水等多種地質危害，被鐵道部評定為極高風險隧道。其中，1#~2#斜井間施工過程中揭示該段為灰巖地段，存在較大的溶腔和溶槽，溶腔充填物為粉細砂及黏土，局部含有中砂和卵礫石，存在較大巖溶突水地質災害。中鐵隧道集團一處有限公司承擔隧道進口和1#、2#、3#斜井及對應正洞的施工任務。2009年12月23日,象山隧道1#斜井右線出口YDK24+158掌子面發生巖溶涌水地質災害，災害發生后我部迅速啟動應急預案,將施工人員撤離至安全地帶，未造成人員傷亡。涌水速度最高達7227m3/h，隨后總體呈下降趨勢，但由于洞內涌水受地表降雨補給明顯，個別時段涌水量依然達3000～4000m3/h。本次災情淹沒象山隧道左右線各4100m，同時大量機械設備、材料被淹，造成1#斜井停工長達8個月。一、工程概況三、選擇課題淹井是礦山、隧道等井下施工企業的重大災害事故，發生原因多數是由于水文地質情況不清或隧道、井巷與巖溶、富水斷層、采空區布置不當，導致頂、底板與強含水層或積水區透水。如2005年9月25日中鐵12局施工的祈岳山隧道、2006年1月21日中鐵11局施工的馬鹿箐隧道、2007年8月5日中鐵十六局施工的野三關隧道、2008年7月21日中鐵一局施工的云霧山隧道均因巖溶突水淹沒隧道。地震、洪水等嚴重自然災害也可能造成淹井事故，如2010年07月24日中交一航局施工的紫竹園隧道山洪灌入造成淹井。戰爭破壞，礦井排水能力不足，管理不善等也都可能引起淹井事故。淹井嚴重威脅井下作業人員生命及財產安全，以2010年3月28日發生的“王家嶺”透水事故為例，153人被困井下，事故發生七天后，救援隊伍遲遲下不了井？通風沒有問題，安全措施完備，但排水慢卻成了一道難以邁過的坎！象山隧道巖溶突水地質災害發生后，涌水抽排成為恢復施工必須要面對的一個課題，本公司在此工程中無類似工程施工經驗可以借鑒。項目部需要創建新型的追排水施工方案本次QC小組活動的課題為“淹井災害追排水施工方案的研究與應用”（一）問題的提出（二）課題確定

在淹井排水中，隨水位下降而跟著移動的排水設備稱為追排水設備，淹井排水一般稱之為“追排水”。四、設定課題目標目標目標值目標的可行性論證

象山隧道巖溶突水地質災害發生后洞內蓄水追排快速、安全進行。

擬在4個月內完成DK20+003~DK24+158段左右線各4100m洞內蓄水46.5萬m3及潰水口地下水動態補給，即平均每天向前推進約40m，抽排蓄水40000m3

，抽排動態補給涌水72000m3，

根據現有隧道作業空間，合理化配置抽水設備，另外通過對潰口處理，將動態水量補給控制在追排水能力的范圍內，通過現場組織可以實現上述目標。

在追排水開始之前，圍繞課題，QC小組成員，通過討論分析，一致認為目前動態涌水量達約為4000m3/h，在進行追排水施工前，必須采取措施將潰口動態補給水量減少，再通過合理的追排水方案進行施工，并提出三種排水方案進行討論，分別為直接排水、多段排水、混合排水。三種方案分析選定見附表5-1(詳見下頁)。通過比較分析，直接排水方案評為最佳方案五、提出方案確定最佳方案方案的提出方案的必選最佳方案確定最佳方案出來了！六、問題假想原因預測

1、追排水設備排水能力不足；2、潰口涌水量過大；3、電力供應不足；4、水泵每推進一次抽水量少；5、由于洞內作業空間較小，泵站移動后，再安裝排水管，工作效率過低；6、頻繁移動泵站，排水設備有效作用時間短；7、停機瞬間回水壓力大，設備、管路故障率高。

假想問題主要歸納如下：七、制定對策制表人：高戰飛時間：2010.4.15表7-1對策表序號原因對策目標措施地點時間負責人1追排水設備能力不足充分利用隧道凈空斷面及斜井，合理化設備選型及布置。將追排水能力發揮到最大(5000m3/h)正洞左右線各1臺泵站，每臺移動泵站額定排水能力2000m3/h，斜井設1臺移動泵站，額定排水能力1120m3/h，合計5120m3/h現場2010.4.20劉明梁開慶2潰口用水量過大對潰口進行投料封堵將潰口涌水量控制在1000m3/h，同時封堵泥砂。利用定向鉆機在地表鉆孔，進行投料、注漿實現“堵泥不堵水”。現場2010.3.1呂敬錢謝淮準3電力供應不足充分利用進口、斜井工區網電。進口、斜井工區網電不小于6000KW分別從隧道進口、斜井將網電引入洞內，以滿足施工需要。現場2010.3.1劉明王占舉續上表對策表序號原因對策目標措施地點時間負責人4水泵每推進一次抽水量少，頻繁移動泵站，排水設備有效作用時間短延長進水管將進水管長度延長至40m，即水龍頭處水深達1.2m。進水管管材選用材質較輕的PE管，并在水籠頭上利用設置浮船，移動進水管前將管內積水放完，然后利用PE管自身浮力及浮船向前移動，作業人員可在淺水區完成進水管接長工作。每次移動步距可相應加長。

現場2010.4.20劉龍衛劉明5人工搬運、安裝排水管路，效率低自制鋼管搬運車加快出水管安裝速度自制鋼管搬運車，利用泵站與溝槽間的空間搬運排水鋼管，減少人工作業面，提高搬運效率現場2010.4.20張建明梁開慶6停機瞬間回水壓力大，設備、管路故障率高。安裝止回閥減少回水壓力，保護管路、設備排水管路正洞每隔500m、斜井每隔200m安裝一個止回閥，靠近抽水機出水管處安裝一個止回閥，將瞬間回水壓力對管路、設備影響降到最低。現場2010.4.20王占舉梁開慶制表人：高戰飛時間：2010.4.15根據上述指標對潰口進行封堵，采用美國T685車載頂驅定向鉆車自地表鉆孔至洞內，孔徑為215mm，并下177mm套管，利用套管向孔內投碎石+漿液，在洞內形成混凝土擋水墻式塞體，將潰口封堵或將水量控制在一定范圍，本隧道為防止封堵后水壓上升，采用半封堵方式將出水量控制在910m3/h以內。為盡快恢復淹井，在第一時間進行了洞內水位上漲、地表徑流、降雨量、地下水位檢測，并分析水源來向及突水地點。根據掌握的資料推算突水穩定后，掌子面潰口涌水約為3500m3/h，且受地表降雨補給明顯，波動較大，不能直接進行追排水，續封堵潰口。Q動=推算Q動應小于910m3/hQ動——最大動水量，m3/h；K——圍巖中靜水經裂隙流水使動水增加的系數，取1.1~1.2；n——排水設備能力利用率，立井：n=0.65，斜井：n=0.5；Q總——排水能力，考慮到移動泵站交錯向前移動，按2000m3/h控制。地表鉆孔封堵施工圖實施二：控制潰口涌水量根據設備吸程，將進口管長度由10m增加到40m，考慮移動泵站涉水長度，每推進一次正洞水位可在原基礎上再降低0.33m。相當于減少了三分之二的泵站移動次數，大大提高功率。1、延長進水管長度

進水管管材選用材質較輕的PE管，將PE管連接成整體，一端利用軟管與抽水機連接，一段安裝吸水籠頭，并在水籠頭上設置浮船，實現龍頭可隨水位變動而自由升降。移動進水管前將管內積水放完，然后利用浮船及PE管自身浮力人工推動進水管向前移動，即加快了移動進水管的速度、降低了作業強度，又提高泵站移動步距。2、提高泵站涉水深度由于移動泵站裝配在自卸汽車上，通過對自卸汽車排氣筒的改造可提高泵站涉水深度，有效增加泵站移動步距。實施三：增加泵站移動步距，減少移動次數PE管及浮船施工示意圖

追排水采用φ250排水鋼管，單根6m長的鋼管重大kg，且隧道內襯砌、溝槽均已施做完成，作業空間小，人工搬運鋼管困難且勞動強度大，作業現場自制管道搬運車進行管路倒運，即加快了管路搬運速度又降低了工作強度。為了減少管路、設備因停機瞬間回水壓力大，造成管路、設備故障率高。排水管路正洞每隔500m、斜井每隔200m安裝一個止回閥，靠近抽水機出水口處安裝一個止回閥，降低停機瞬間回水壓力對管路、設備影響。實施四：自制管路搬運車，設置止回閥自制管道搬運車排水管路增設止回閥QC小組活動效果圖0活動后25050075010001250制圖人：郭泉時間：2010.7.11150m/月目標值150017501600m/月十、總結（一）制定追排水方案前須搜集的資料1、隧道淹沒時，水位上漲與其對應時間的淹沒曲線。2、經水量按標高分布的圖表。3、預計動水量與排深有關的變化曲線。4、靜止水位、井口、井底及各水平標高。5、隧道總平面布置圖及井上、下對照圖。6、可供布置排水設備的斜井、平導斷面圖。7、淹沒隧道、斜井的穩定情況，出水點位置及其周圍地址破壞情況。8、涌水的水質分析資料：如酸、堿度及泥沙含量。（二）追排水前須確定追排水方案和計劃的主要內容排水方案排水計劃1、選擇排水系統和追排方式；2、確定排水設備能力；3、選擇水泵規格及吊掛方式；4、制定由恢復排水過渡到永久排水的方法步驟。1、施工組織設計；2、設備、材料及用電計劃；3、工程銜接次序；4、排水進度表；5、勞動組織和技術安全措施。（一）制定追排水方案前須搜集的資料1、隧道淹沒時，水位上漲與其對應時間的淹沒曲線。2、經水量按標高分布的圖表。3、預計動水量與排深有關的變化曲線。4、靜止水位、井口、井底及各水平標高。5、隧道總平面布置圖及井上、下對照圖。6、可供布置排水設備的斜井、平導斷面圖。7、淹沒隧道、斜井的穩定情況，出水點位置及其周圍地址破壞情況。8、涌水的