用施工斜井对深富水隧道排净化水的方法与流程

本发明属于一种用施工斜井对深富水隧道排净化水的方法。

背景技术：

1、随着我国高速公路事业的快速发展，高速公路逐渐向山区延伸，山区地质结构的特殊性和复杂性，造成隧道埋深较大较长，隧道内地下水丰富，施工难度较大。另一方面，山区隧道主线施工通常从山体对应两侧共同向内掘进至贯通为止，但为加快特长隧道施工进度，通过在隧道主线中部上端的山体上设辅助斜井进入隧道主线中部增加施工掘进作面，可加快施工进度，这种辅助斜井也广泛应用于城市地铁隧道施工中。

2、在遇到大纵坡斜井施工富水隧道时，需结合隧道涌水情况及斜井综合纵坡等因素，形成一种隧道施工排水方法，但通常都是从两侧的隧道口向外排除污水，但对大纵坡斜井内的隧道主线如何加快涌水抽排进度、对施工污水进行处理再利用，减少了对环境破坏的污水处理再利用方法，则少有研究和实践，通常亦采用将隧道主线的污水从斜井抽入地面，再经地面沉淀净化处理，但存在以下不足：

3、1、产生的污水如果处理不到位，会严重污染该地区水环境。采用传统的沉淀池进行污水处理，处理后的污水达不到排放标准。且当地山脉较多，大型污水处理设备选址困难。

4、2、隧道斜井地下排水距离长，现小里程最大排水距离不小于500米，常规的隧道地下水排泄系统无法满足要求，排水效果差，不能有效地排除隧道地面积水，污水横流，地面泥泞，对施工影响大，排水费时费力，治污成本高。尤其是在富水隧道中施工，水流量大，常规排水系统满足不了及时排水、无水作业的隧道施工要求。

5、3、在复杂地层中施工，地下水中泥沙含量较多，普通地下水排泄系统易发生堵塞、过滤沉淀效果差，隧道主线内泥沙清淤、运输工作重大，常规地下水排泄系统无法满足沉淀过滤要求，过滤后的地下水依然无法满足直接排放要求。

6、4、在高埋深环境下隧道施工，隧道内污水竖向提升对设备扬程要求较高，常规地下水排泄系统的竖向提升排水的无法满足要求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用施工斜井对深富水隧道排净化水的方法，以克服上述不足，能将隧道施工污水通过初步净化水地面、洞内外沉淀净化系统有效排除，确保良好的施工环境，具有方法简便实用, 排水过滤效果好, 治污成本低, 污水回收就地循环利用和使用效果好的优点。

2、为此，本发明的一种用施工斜井对深富水隧道排净化水的方法，包括如下步骤：

3、(1)撑子面的初步净化水隧道地面施工，包括顺坡向初步净化水隧道地面施工和逆坡向初步净化水隧道地面施工：

4、(a)顺坡向初步净化水隧道地面施工：在距施工撑子面5～10m处外设初步净化水地面，在距隧道底侧边1.8～2m处的地面向下挖斜坡面沟槽，形成截面呈倒梯形的净化水沟槽，净化水沟槽的深度低于隧道对应地面1～1.5m，斜坡面与隧道对应地面夹角为300～500,净化水沟槽的长度为15～21m，在靠近施工撑子面5～7m的净化水沟槽内填充颗粒0.5～2cm的碎石过滤层至高于隧道对应地面2～4cm，在碎石过滤层后端5～7m的排净化水沟内填充颗粒0.3～0.7cm的粗砂过滤层至与隧道对应地面平行，在粗砂过滤层后端5～7m的排净化水沟内填充颗粒0.1～0.3cm的细砂过滤层至与隧道对应地面平行，在粗、细砂过滤层的上端面履盖有2～4cm厚的碎石过滤层，在净化水沟槽的进水口的外侧边至隧道对应侧边、或两侧净化水沟槽的进水口的外侧边之间设有挡水墙，挡水墙的上端面高出隧道对应地面3～5cm，形成初步净化水隧道地面；

5、(b)逆坡向初步净化水隧道地面施工：将距施工撑子面5～7m处外的隧道底侧边一侧地面铲平形成水平地面，水平地面占隧道地面宽度35～40%，长度15～21m，在水平地面处向下挖1～1.2m，形成净化水沟槽，在远离施工撑子面的净化水沟槽外侧边挖低于净化水沟槽底边3～4.5m的集水沉淀井，集水沉淀井直径占净化水沟槽顶面宽度85～90%，在靠近施工撑子面5～7m的净化水沟槽内填充颗粒0.5～2cm的碎石过滤层至高于隧道对应地面2～4cm，在碎石过滤层后端5～7m的排净化水沟内填充颗粒0.3～0.7cm的粗砂过滤层至与隧道对应地面平行，在粗砂过滤层后端5～7m的排净化水沟内填充颗粒0.1～0.3cm的细砂过滤层至与隧道对应地面平行，在粗、细砂过滤层的上端面履盖有2～4cm厚的碎石过滤层，形成初步净化水隧道地面；

6、(2)隧道主线内多级洞内沉淀池的设置：在靠近斜井下口的隧道主线内与净化水隧道地面出水口之间的同侧隧道主线侧底边设3～5级洞内沉淀池，将经初步净化水隧道地面初步净化水通过导水沟引入3～5级洞内沉淀池中沉淀净化；

7、(3)蓄水仓池和水泵站的设置：

8、(a)在贯通地面至隧道主线的斜井内每隔260m设置一处容积为40m³的集水仓，集水仓位于斜井内一侧壁内的避车洞中，每个集水仓处设置3台15kw污水处理泵或2台160kw高压卧式离心泵，用于将本级蓄水仓内的沉淀水送入上级蓄水仓内，采用分级泵抽排隧道内经沉淀池过滤的污水至洞外地面上的洞外地面沉淀池中；

9、(b)在隧道逆坡左线临近斜井口的加宽带位置设一泵站，用于将集水沉淀井内的沉淀水泵入主集水仓内；

10、(c)在隧道顺坡左线临近斜井口的隧道加宽带位置设一个主线固定泵站和主集水仓，主集水仓用于储存顺坡向左、右线掌子面沉淀池内和逆坡向集水沉淀井内的沉淀水，主线固定泵站内设置2台630kw高压卧式离心泵，用于将主集水仓内的沉淀水送入相邻的上级集水仓内；

11、(4)随着隧道作业撑子面的推进，原初步净化水地面内的过滤材料和吸附的泥砂、或填满沉淀物的集水沉淀井可自然形成隧道地面基础，在距新施工撑子面5～10m处外重新设置新初步净化水地面后，在原初步净化水地面上设引水沟，用引水沟连通新设初步净化水地面出水端与洞内沉淀池入口，可继续在新施工撑子面形成新设初步净化水地面，直至隧道工程完工；

12、(5)洞外地面沉淀池对隧道污水再进行净化处理：经隧道主线洞内初步净化水隧道地面、3～5级洞内沉淀池和集水沉淀井过滤后的沉淀水经由主线固定泵站和斜井中5级水泵的抽排至洞外地面沉淀池中，对隧道污水再进行净化处理；

13、(6) 净化后的水再利用：通过洞外地面沉淀池净化后的水，存入储水箱内，储水箱与厂区或隧道内自动喷淋除尘系统相连，为喷淋除尘系统用水，或提供至厂区自动洗车平台，利用处理后的水实现进出车辆清洗，或通过洒水车、雾炮车设备对厂区外便道及隧道内进行降温降尘作业用水。

14、作为本发明的一种优选技术方案，所述的碎石过滤层中粒径0.5～小于0.7cm的碎石：0.7～小于1cm的碎石：1～2cm的碎石比为20：30：70。

15、作为本发明的一种优选技术方案，所述的粗砂过滤层中粒径0.3～小于0.5cm的砂粒：0.5～0.7cm的砂粒比为40：60。

16、作为本发明的一种优选技术方案，所述的细砂过滤层中粒径小于0.2cm的砂粒：0.2～0.3cm的砂粒比为30：70。

17、作为本发明的一种优选技术方案，所述的引水沟的上端面设带孔水泥盖板，引水沟的进口端与初步净化水地面出水端相通，引水沟的出口端与洞内沉淀池入口相通。

18、作为本发明的一种优选技术方案，所述的集水沉淀井的上端口用承重钢板封闭。

19、作为本发明的一种优选技术方案，所述的洞外地面沉淀池位于斜井口旁的地面上，洞外地面沉淀池由一级沉淀池、二级沉淀池、三级沉淀池和1台平流式溶气气浮机所构成，各级沉淀池用钢筋混凝土浇筑或者钢板焊接而成，各级沉淀池的内底部面设有厚度30～50cm的砂粒过滤层，位于斜井顶端的污水处理泵的出水口与一级沉淀池上端相通，位于一级沉淀池下端的滤水出口通过水泵相通二级沉淀池上端的进水口，位于二级沉淀池下端的滤水出口通过水泵相通三级沉淀池上端的进水口，位于三级沉淀池下端的滤水出口通过水泵相通平流式溶气气浮机的进水口，平流式溶气气浮机的净水出口通过水泵相通储水箱内，

20、作为本发明的一种优选技术方案，所述的一级沉淀池下端内的砂粒过滤层中砂粒径为3～5mm。

21、作为本发明的一种优选技术方案，所述的二级沉淀池下端内的砂粒过滤层中砂粒径为3～5mm占50%,其余为粒径小于3mm的砂粒，三级沉淀池下端内的砂粒过滤层中砂粒径为小于1.5mm的砂粒。

22、作为本发明的一种优选技术方案，所述的洞外地面沉淀池中的一级沉淀池、二级沉淀池、三级沉淀池可依据山势呈阶梯状分布。

23、本发明相比现有技术所产生的有益效果：

24、（1）本发明在距施工撑子面5～10m处外设初步净化水地面，利用初步净化水地面内的碎石过滤层、粗砂过滤层、细砂过滤层直接对施工撑子面产生的隧道污水进行无动力地初步净化，使隧道污水中的大量泥砂均滞留在施工撑子面外的地面中，随着施工撑子面的向前推进，原初步净化水地面内的过滤材料和吸附的泥砂、或填满沉淀物的集水沉淀井可自然形成隧道地面基础，在距新施工撑子面5～10m处外新设初步净化水地面后，在原初步净化水地面上设引水沟，用引水沟连通新设初步净化水地面出水端与洞内沉淀池入口，可继续在新施工撑子面形成新设初步净化水地面，直至隧道工程完工。从而使本发明能在无动力地状态下、对施工撑子面产生的隧道污水进行初步净化，且免于动用大量的人力物力对初步净化水地面内的吸附的泥砂挖堀、外运的清理。

25、（2）本发明沉淀过滤效果好，本发明设置初步净化水地面、经测定经初步净化水地面可过滤污水中80～85%的泥沙，而后污水再经洞内沉淀池、集水沉淀井、各集水仓沉淀净化后使污水含沙降至5～8%，最终再经洞外地面沉淀池过滤、平流式溶气气浮机净化，净化水完全达到国家规定《地表水环境质量标准》ⅱ类标准，能满足重新利用的要求。

26、（3）本发明能够适用于从斜井对高埋深、长距离隧道的治污排水，够解决高埋深隧道地下水排放难题。本发明结构简单，投资少，操作维修方便，占用空间小，并不影响隧道渣土的动输，且节水效果显著，治污成本低。