第４期总第１８８期 ２０１３年７月 浙江水利科技 Ｚｈ＠ａｎｇ Ｈｙｄｒｏｔｅｃｈｎｉｃｓ Ｎｏ．４ ｒ０ｔａｌ Ｎｏ．１８８ Ｊｕｌｙ ２０１３ 钦寸水库输水隧洞施工突发涌水的预防和抢险 徐彬 ，王昂峰 （１．宁波原水集团有限公司，浙江 宁波３１５１００； ２．浙江广川工程咨询有限公司，浙江杭州３１００２０） 摘要：为确保钦寸水库输水隧洞的正常施工，预防突发涌水事件的发生和险情发生后的抢险措施，最大 程度地减少人员伤亡和财产损失，事先进行了风险分析，制定好预防和抢险预案。介绍在钦寸水库输水隧洞施 工中，可能出现特大涌水事件的抢险预案及险情出现时的应对措施。 关键词：水库输水隧洞；隧洞施工；涌水；抢险预案 中图分类号：ＴＶ６７２．１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００８．７０１Ｘ（２０１３）０４—０Ｏ９２—０３ ｌ工程概况 钦寸水库位于浙江省绍兴市新昌县境内，坝址地处曹 娥江主要支流黄泽江上的钦寸村附近，总库容２４ ４３２万ｎ１３， 为大（１）型水库，是一座以供水、防洪为主，兼顾灌溉和 发电等综合利用的水利工程。 工程主要由坝区枢纽和输水隧洞２部分组成，其中输 水隧洞采用有压隧洞，全长２８ ７８４．Ｏ０ ｍ，开挖洞径为 ３．８０ ｍ，进口高程６１．００ ｉｎ，出口高程５０．００ ｍ，纵坡一３‰， 。／／扩 洞线上覆岩体厚度一般均在１５０ ｍ以上，洞线主要有Ｆ１１１、 Ｆ１０４、Ｆ１０９、Ｆ１１０、Ｆ１１３等断层通过。隧洞通过区小构造发 育，尤其石沿山至岭脚（４＋０００—８＋０００ ｉｎ）；张家车至上 跸驻（１２＋０００～２４＋０００ ｍ）一带ＮＷ向小断裂发育，并形 成深切冲沟，且Ｆ１０６断层与洞线大致平行，以上地段洞线 段围岩完整性较差，局部岩体破碎，同时ＮＷ向断层带 （冲沟）带内岩体透水较大。 图１ 小导洞爆破工艺掏槽及全断 面的炮眼布置图 ２．２实施地质雷达超前预报 进行必要的资金投入，接近大断层时实施超前监测， 对有可能出现大面积渗水或涌水地段进行预报。 地质雷达超前预报原理是，地质雷达是利用超高频窄 脉冲电磁波探测介质分布的一种地球物理勘探仪器，其工 作原理是发射天线向隧洞掌子面前方发射电磁波信号（频 率１０６～１０９ Ｈｚ），在电磁波向掌子面前方传播的过程中，当 遇到电性差异的目标体（如空洞、裂隙、岩溶、富含水等） 时，电磁波便发生反射，由接收天线接收反射波。实际上， ２预防及措施 为确保该输水隧洞的正常施工，预防突发事件以及预 想不到的、不可抗拒的事件发生，事前准备有充足的技术 措施和抢险物资，最大程度地减少人员伤亡和财产损失， 进行了风险分析和预防，并确定突发涌水为重要危险源。 电磁波在介质界面产生反射主要是因为两侧介质的介电常 ２．１开挖掘进的工艺调整 该工程主洞开挖洞径为３．８０ ｎｌ，因洞径较小，传统工 艺一般采用全断面光面爆破，从施工安全考虑，采用超前 小导洞开挖工艺，尤其在穿越地质破碎带时，不仅可作为 地质的预探，同时经过夹水层时，因接触面周长短，可能 出现的特大涌水量也会相应减少。小导洞爆破工艺掏槽及 全断面的炮眼布置见图１。 数不同，差异越大反射信号越强烈，反之反射信号越弱。 在对地质雷达数据进行处理和分析的基础上，根据雷达波 形、电磁场强度、振幅和双程走时等参数便可推断掌子面 前方的地质构造。目标体到掌子面的距离为： ｄ：√（ ）一（害 ） 式中：ｄ为目标体到掌子面的距离，ｍ；Ｖ为电磁波在介 质中的传播速度，ｍ／ｎｓ；Ｔ为记录的反射电磁波双程走时，ｎｓ； 为发射天线与接收天线之间的距离，１１１。 地质雷达超前预报使用的仪器是瑞典ＭＡＩｌＡ公司生产 的ＰｍＥｘ，根据场地环境、预报范围和预报精度，选择１００ ＭＨｚ的屏蔽天线。 收稿日期：２０１３－０２．０３ 作者简介：徐彬（１９８２一），男，工程师，大学本科，主要 从事水利工程建没与运行管理工作。 ・９２・ 徐彬，等：钦寸水库输水隧洞施工突发涌水的预防和抢险 人员立即撤离，由洞内安全员判定涌水等级并通知施工项 目部，项目部全力组织人员、设备进行抢险排水。由于涌 水太大，４ ｈ后致使主支洞转运系统积水深达１．８ ｍ，输水 隧洞上下游２个工作面都全面停工。经简要汇报和通知后 现场指挥部立即启动了隧洞施工应急抢险预案，迅速成立 了应急抢险组织机构及队伍，并根据现场施工情况采取了 ２．３基础设施的支持 在各隧洞一侧设排水沟，每１５０ ｍ设一集水坑，用１台 ７．５ ｋＷ三相水泵排水，并备用１台１５ ｋＷ离心水泵，考虑 沿途隧洞渗水汇集，一般每４５０ｍ再增设１台５．５ ｋＷ或７．５ ｋＷ三相水泵，支洞下口配备３台２２ ｋＷ的水泵、１台３０ ｋＷ 水泵，并备用２台５０ ｋＷ功率的水泵，排水管路采用（Ｉ）１５ＰＥ 管线，支洞沿线设置３根排水管线，防备突发性涌水时使 用。隧洞排水平面布置见图２。 ２．４制定安全预案 各施工标段编制突发涌水的安全预案由监理单位审批 后实施，并安排全员进行交底和演练，在应急照明、通讯 联络上予以保障，确保洞内作业人员的人身安全。 突发涌水的处理方案： （１）在洞内富水构造被揭穿，发生大的突水（有水无 泥）后，待其水量减少或消退、水压降低后，再进行注浆 处理。 （２）若水流很大、水压很高、人员无法靠近，且无减 弱趋势，采用：①在地下水补给区与涌水点之间布置泄流 钻孔分流泄压，降低引水隧洞涌水点的涌水量和流速；② 采用迂回导洞在出水的上游揭穿水道，排水减压，为辅助 洞掌子面处理创造条件；③直接在迂回导洞内进行超前注 浆处理，阻断水流，再在辅助洞掌子面进行补充注浆处理。 支涡集水仓布置３路管路： ２．－￣－水仓从上往下布置３路： ３Ｏ，Ｚｚ ｚ台水泵配６－寸 Ｔ．５ ｋＶｔ水系配３－寸塑料管 Ｐ￡管，Ｌ蹿２２ ｋ 水泵ｚ台 Ｔ．５ ｋⅣ水泵配ｚ．５时塑料 配４・寸钢管排水管ｚ路，ｚｚ 排水管５．５ ｋｉｔ水泵配【．５ ｌ５ 水泵各备用Ｌ台 ・寸塑料排水管 ２ 支洞集水仓 桩号２２＋８５５ ｍ 桩号２３ｔ１￣０ ｍ 倪支０＋３２０ ｍ 备用增压泵： ７．５ｋＷ２台，１８ ｋＷ１台 支洞口 洞口沉淀池 图２隧洞排水平面布置图 ３抢险实例 ３．１ 实例１ ２０１２年３月２日凌晨０１：１０，倪家岙输水隧洞下游 ２４＋０５７ ｍ处开挖时出现较大涌水，水量达２５０ ｍ３／ｄ以上。 出现涌水后立即启用备用水泵和排水管线，按实际布设４ 套排水管路全力排水，并根据水位上升情况立即投入（洞 口仓库备用的）水泵和临时排水管线，在掌子面淹没达到 ０．８３ ｍ后水位开始下降，达到了强透水应急处置效果，确 保了人员和设备的安全，并及时恢复了隧洞正常施工。 ３．２实例２ ２０１１年１１月２２日凌晨ｏ３：００，钦寸水库输水隧洞３标 段在倪家岙主洞下游２３＋６９０ ｍ处开挖时，左侧围岩出现大 量涌水，涌水量达１５０ ｍ３／ｈ以上。出现涌水后，该掌子面 一系列应急抢险措施： （１）撤离洞内机械及用电设备，切断主洞内高压电源， 停止一切施工作业，全力投入涌水抢险施工； （２）全面启动现有抽排水设备及管路投运的同时，另 行增设抽排水设备及管路，防止抽排水设备工作时间过长 导致设备故障及水量增大； （３）派人全程监测水位及水量变化，为下一步可能出 现的意外情况做好充分准备。 上述措施落实执行后，在进行强排水过程中，中途不 间断出现涌水量增大的情况，通过不断增加水泵和架设管 路将水位控制在涨幅较小的范围内，由于涌水点垮塌严重， 间隔一定时间便可听到垮塌轰鸣声，强排至次日Ｏ０：２５洞 内涌水由清澈逐渐变浑浊，０４：４０时水质含泥太重，水位 急剧上涨，在进行了５５ ｈ的强排水后被迫撤离施工现场。 为尽量防止涌水淹没已成型洞段，尽可能利用现有抽 排水设施控制水位，根据现场水位上涨速度测算好一次安 设水泵并能最快投入使用的时间，用沙袋沿支洞横断面设 置水泵平台，待水位上升至此处后迅即抽排，控制水位。 在此同时，根据水位上涨及时切断已被淹没洞段的动力电 源，防止漏电事故的发生。 根据重新部署的抢险措施安设好所有抽排水设备及管 路，于１９日凌晨０５：３０做好一切相关准备工作后，水位于 当日凌晨０６：２０上涨至支洞０＋２６０ ｍ处，作业人员立即分 批启动已在此安设好的抽排水设备开始强排。由于支洞断 面较小，蓄水空间亦小，水位上升速度太快，于当日 ０８：０ｏ再次将临时设置的所有抽排水设备淹没，为保证安 全，所有人员再次被迫撤离，利用装载机冒险抢救出被淹 没的水泵等部分物资，涌水于当日１０：Ｏ０自流出支洞口。 按正常施工布设总流量为２５０ ｍ３／ｄ的２套排水管路全 力排水，立即开动备用设备，同时在涌水沿线增加排水设 施，并增设１条长６３０ ｍ， ５０ ｉｉｌｎｌ的５芯铜芯电缆作为专 用排水动力线。 鉴于此次隧洞涌水量大，根据对隧洞口流出的水量进 行测定，水量基本稳定在８００～８５０ ｍ３／ｈ，主洞以及支洞囤 积水量大约在２５ ０００ ｍ３，抽排水工作量相当大，现场指挥 部根据现场实际情况重新确定了最终抽排水施工方案。为 了保证已开挖并临时支护洞段安全，抽排水施工应控制水 位下降速度，初步拟定支洞段水位下降速度为１．２ ｍ／ｄ，主 洞段水位下降速度为１．０ ｍＹｄ。 考虑到离心泵在移动抽水的过程中安拆时间较长，而 支洞水位上涨太快（０．８～１．０ ｍ／ｈ），根据重新调整后的抽 排水方案，在支洞段采用多台大功率的潜水泵以漂浮筏移 动抽水，将水位降到支洞０＋３０ｍ处以后，在支洞０＋２６０ｍ ・９３ ・ 徐彬，等：钦寸水库输水隧洞施工突发涌水的预防和抢险 处设置中转集水井，采用多台潜水泵将主洞涌水和囤积水 中转到该中转集水井，利用安装在中转集水井中的水泵直 接将水抽出洞外（设置中转集水井的目的是考虑到大流量 水泵扬程不足的问题）。 井的施工，同时在支洞与主洞三叉口部位以沙袋预设挡水 墙，挡水墙仅留置一机械过往通道不合龙，以防水泵出现 故障再次被淹。 待整个通道打开，并有效控制水位后，再在支洞各避 车道部位设置一系列小型中转集水井以备用。 根据来水与抽排情况观测，水位得到控制后，立即在 主洞上游距离三岔口３０ ｍ处右侧墙Ⅲ类围岩处开挖８ ｍＸ ５ ｍ×３ ｍ一大型永久性集水井，并在此处用沙袋堆砌１道 １．０ｍ宽、高１．５ ｍ挡水墙将上游涌水全部集中到该集水 制作移动漂浮筏平台２个，１个平台承载ｌ２台潜水泵 （使用８台，备用４台。铭牌额定总流量１ ４４０ ｍ３／ｈ）和部 分抽水人员以及所用工器具，重量在２ ｔ左右，经计算可用 １２个密封好的空油桶上下２层连接好、上铺木板可以满足 需要。 利用制作好的漂移平台，将潜水泵悬挂于平台四周焊 接好的挂钩上，水泵不沉到水底便于漂筏移动。平台上安 放一提升钢架，之上安装葫芦，水泵出现问题时便于提升 更换。 井，视其情况将各抽排水设备逐步移设至该集水井位置直 接强排上游涌水，尽快恢复主洞下游工作面的施工。 水位下降后，立即组织建设单位、设计、监理和施工 单位等共同对淹没洞段进行安全大检查，查找安全隐患， 并及时处理，同时增设变形观测点进行收敛观测，达到安 全生产的目的。 事先在原已架设好的管路上焊接法兰接头和安装闸阀， 用钢丝橡胶管连接水泵和管路，根据支洞坡降每间隔平距 １２ ｍ移动１次连接管路（利用备用漂移平台逐一移动水 泵）。由于洞内动力线路被水淹没，为了保证安全，移动抽 排水采用截面７０ ｒｎｆｆｌ２铜芯电缆１００ ｍ作为动力线路，并跟 进换掉被淹没的线路。 ４结语 （１）此类较大涌水在地下洞室施工中事发突然，且应 急处理相对困难，应在施工过程中采取一定的预控手段。 （２）采用小导洞掘进工艺，在打穿夹水层时，初始涌 水量有限，在围岩坍塌前给了施工人员和设备足够的撤离 时间。 当水位抽降至支洞０＋３００ ｍ以下位置，在保持潜水泵 不停抽水并控制住水位的同时，利用沙袋在支洞０＋２６０ ｍ 处将整个支洞横向拦断，以该处支洞自身断面形成中转集 水井，并退后该集水井一定范围用砂袋筑成一平台，布设１ 台９０ ｋＷ、１台３７ ｋＷ、２台１５ ｋＷ离心泵将下游潜水泵中转 至此的水流直接抽排到洞外。 当水位下降到支洞０＋３６０ ｍ原有支洞施工时布设的集 （３）根据现场处理后的围岩地质揭示，大的涌水为层 间裂隙水，阻隔于一较大断层过渡带内，施工过程中地质 状况不明，应加强此类围岩变化较快部位的观测及超前勘 探工作。 水井后，立即撤除原已淹没在此处的所有抽排水设备，让 出原有水泵平台，另安放１台９ｏ ｋｗ和１台３７ ｋＷ高扬程离 心泵（额定总流量１ ０３０ ｍ３／ｈ，拆除及新增的离心泵用人工 （４）隧洞覆盖层较厚，洞内涌水经常性发生，排水的 基础设施尤为重要，必须有预留和备用设施，使一般性涌 水及时排除，为保障正常施工提供支持。 （５）较大涌水在得到有效控制后，前期宜排不宜堵， 以免内水压力及封堵施工压力造成围岩变形，待积水充分 抬运），将涌水由此处直接抽排至洞外。因支洞断面狭窄， 为了保证交通畅通，在此处不能安装设备用泵，故此过程 为一紧急过渡阶段。 释放后，再以灌浆或回填混凝土等常规手段对空洞部位予 以处理。 待０＋３６０ ｍ集水井的水泵正常排水后立即撤除０＋２６０ ｍ中转集水井，让开通道便于机械进入主洞进行大型集水 “＋“＋“＋“—－ ”＋”＋”＋“＋”＋”＋”＋”＋ （责任编辑屠福河） （上接第８５页）参考多年实践结果，确定疏浚尾水的ｓｓ、 总Ｎ、总Ｐ等指标，规范行业标准。 （２）加强尾水排放的设计工艺，坚持治污理念，加强 施工数据积累，积极修订现行疏浚定额，以适应当前疏浚 市场。首先要完善内河疏浚定额，把接力泵长距离输送、 尾水排放措施费、疏浚弃土利用引入定额，以利于环保疏 监管力度，结合周边环境、项目实际，确定排放参数、抽 检频率等，措施费相应列入工程造价。 浚的规范化和可操作性。其次要把沿海疏浚设备引入疏浚 定额，规范不同沿海设备、工况等的取费标准，规范健康 （３）加强技术交流，引进国内外先进技术及工艺，坚 持清水、和谐理念，并在环评中作为重点列章、评审。 疏浚专业市场的投资和实施。 （责任编辑姚小槐） ４．４关于疏浚定额 水利行业主管部门加强职能引导，重视培育企业 ・９４・
