深长距离富水隧道地下水多级过滤排泄系统及施工方法与流程

文档序号:11195052
深长距离富水隧道地下水多级过滤排泄系统及施工方法与流程

本发明属于一种深长距离富水隧道地下水多级过滤排泄系统及施工方法。



背景技术:

目前,随着国家大力发展基础设施政策的实施,城市轨道交通建设方兴未艾,地铁隧道施工技术亦得到大力发展,尤其是在高埋深长距离复杂环境下的富水岩溶隧道施工,地下水排泄是否通畅,能否保证地下水的排泄,关系到整个隧道施工的安全和进度。同时地铁隧道施工地下水过滤沉淀处理也是隧道施工过程中重要工序和环节。

现在高埋深长距离复杂环境下的富水岩溶隧道施工的排水,是哪里产生存水就用泵抽入清水车中,而后运至地面,排入城市污水排网中。这种传统的清排方法,存在以下几方面问题:

第一,隧道地下排水距离长,现小里程最大排水距离326.85米,大里程最大排水距离490m,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。

第二,在富水地层隧道中施工,地下水流量大,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。

第三,在岩溶地层中施工,溶洞发育,填充物多为黏土、碎石,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,造成市政管网堵塞,道路积水给周边市民带来生活不便的问题。

第四,在高埋深环境下施工,隧道埋深29m,地下水竖向提升对设备扬程要求较高,常规地下水排泄系统很少涉及竖向提升排水的难题。

第五,在富水岩溶隧道中施工,地下水泥沙含量大,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。

第六,泥沙含量大,泥沙清淤工作困难,常规地下水排泄系统满足不了泥沙清淤的要求。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种深长距离富水隧道地下水多级过滤排泄系统及施工方法,能有效排除富水岩溶隧道施工产生的水,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。

为此,本发明的一种深长距离富水隧道地下水多级过滤排泄系统,包括龙门吊和提升渣斗,其中:

隧道排水沉淀系统:包括隧道排水沟、排水沟沉淀池和逐级翻水泵。隧道排水沟位于作业隧道地面两侧边或中部,隧道排水沟的下底面呈间隔距设有低于下底面的排水沟沉淀池,隧道排水沟的出口相通位于竖井横通道地面两侧边或中部的横通道过水沟,隧道排水沟的上端面设带孔水泥盖板。

竖井横通道排水系统:由横通道过水沟、竖井沉淀池和提升水泵所构成。横通道过水沟位于竖井横通道地面两侧边或中部,横通道过水沟连通隧道排水沟的出口,横通道过水沟相通竖井沉淀池,竖井沉淀池位于竖井的地面下端,竖井沉淀池的上端设有钢网盖,提升水泵的抽水口位于竖井沉淀池的上部,提升水泵的出水口与一级沉淀池上端相通。

地下泥沙清淤系统:由小型挖掘机、龙门吊和提升渣斗所构成。小型挖掘机用于撑子面的挖掘施工。龙门吊和提升渣斗用于将挖掘渣土及排水沟沉淀池和竖井沉淀池的清淤沉淀物运至地面。

地面多级过滤沉淀系统:由一级沉淀池、二级沉淀池、三级沉淀池和四级沉淀池所构成。各级沉淀池用钢筋混凝土浇筑或者钢板焊接而成,各级沉淀池内设有过滤材料。提升水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泵相通四级沉淀池上端的进水口,位于四级沉淀池下端的滤水出口相通重新利用集水箱。

泥沙自动清除机:用于机械过滤清理位于一级沉淀池和二级沉淀池内上端的泥沙污物。泥沙自动清除机的机架呈V字型。泥沙自动清除机的机架上呈间隔设有两端与对应部机架轴接的承重辊,机架的两端设有由慢速电机带动的传动辊及导向辊,环形的过滤传送带套设在承重辊及导向辊和传动辊上,环形的过滤传送带的宽度与贯通的一级沉淀池或二级沉淀池内部适配,提升水泵的出水口位于过滤传送带的上端。

所述的隧道排水沟分为顺坡排水沟和反坡排水沟。隧道的地面逐渐高于或等于横通道地面的隧道排水沟为顺坡排水沟。隧道地面逐渐低于横通道地面的隧道排水沟为反坡排水沟。反坡排水沟中位于出口端的排水沟沉淀池与横通道过水沟之间及各相邻的排水沟沉淀池之间设逐级翻水泵。逐级翻水泵的抽水口位于下端排水沟沉淀池的上部,逐级翻水泵的出水口位于上端排水沟沉淀池的上部或位于横通道过水沟的上部。

所述的隧道排水沟断面形状为矩形,排水沟沉淀池平面形状为四边形。

所述的一级沉淀池内的过滤材料从上至下依次为过滤传送带、过滤纤维层、粗沙层、粗细沙层和细沙层。所述的一级沉淀池内的粗沙层、粗细沙层和细沙层的厚度比为2:1:1。

所述的二级沉淀池内的过滤材料从上至下依次为过滤纤维层、粗沙层、粗细沙层和细沙层。

所述的三级沉淀池内的过滤材料从上至下依次为过滤纤维层、粗细沙层和细沙层。所述的三级沉淀池内的粗细沙层和细沙层的厚度比为1:2。

所述的四级沉淀池内的过滤材料从上至下依次为过滤纤维层和细沙层。

一种实现深长距离富水隧道地下水多级过滤排泄系统的施工方法,包括如下步骤:

(1)在竖井的中部上端地面设龙门吊和提升渣斗,在竖井旁的地面上设一~四级沉淀池,制备好泥沙自动清除机,并将其设置在一级沉淀池或一级沉淀池和二级沉淀池的上端;

(2)在竖井的底面下设竖井沉淀池,提升水泵的抽水口位于竖井沉淀池的上部,提升水泵的出水口与一级沉淀池上端的过滤传送带的上端相通,竖井沉淀池的上端设有钢网盖;

(3)在竖井横通道地面两侧边或中部设横通道过水沟,横通道过水沟连通隧道排水沟的出口,横通道过水沟连通竖井沉淀池;

(4)在作业隧道地面两侧边或中部设隧道排水沟,在隧道排水沟的下底面每间隔10~30m位置设低于隧道排水沟下底面的排水沟沉淀池,其中:

若隧道的地面逐渐高于或等于横通道地面的隧道排水沟为顺坡排水沟,隧道排水沟的出口相通位于竖井横通道地面两侧边或中部的横通道过水沟,在隧道排水沟的下底面设低于隧道排水沟下底面的排水沟沉淀池,隧道排水沟的上端面设带孔水泥盖板;

若隧道地面逐渐低于横通道地面的隧道排水沟为反坡排水沟,反坡排水沟中位于出口的排水沟沉淀池与横通道过水沟之间及各相邻的排水沟沉淀池之间设逐级翻水泵,逐级翻水泵的抽水口位于下端排水沟沉淀池的上部,逐级翻水泵的出水口位于上端排水沟沉淀池的上部或横通道过水沟的上部,隧道排水沟的上端面设带孔水泥盖板;

(5) 随作业隧道撑子面的推进,随时设隧道排水沟,隧道排水沟将作业隧道内污水经其内的排水沟沉淀池初步沉淀后,再经隧道排水沟排入竖井沉淀池经二次沉淀后,竖井沉淀池的水再经提升水泵分别经过过滤传送带和一~四级沉淀池沉淀过滤后,清水储存成为施工用水,沉淀污物随渣土定期清除。

上述方法达到了本发明的目的。

本发明能有效排除富水岩溶隧道施工产生的水,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。

本发明相比现有技术所产生的有益效果:

(1)本发明能够适用于高埋深、长距离隧道的治污排水。本发明通过设置的隧道排水沉淀系统,能够解决长距离隧道排水问题。设置的竖井横通道排水系能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,不影响渣土的提升及移动。

(2)本发明沉淀过滤效果好。本发明设置多级过滤沉淀系统,先由隧道洞内隧道排水沟长距离沉淀和排水沟沉淀池过滤沉淀,再由竖井沉淀池二次过滤沉淀,后经地面四级过滤沉淀;同时污水在地下水洞内长距离流动过程中能自动沉淀,提升泥沙沉淀效果。从隧道掌子面到成为再利水至少通过六级沉淀过滤,实现良好的沉淀过滤效果,能满足重新利用的要求。

(3)清淤方便高效。本发明设置的地下泥渣清淤系统和地面泥渣清淤系统可以有效地进行泥渣清淤,清淤后的泥渣可以和隧道开挖的渣土一起运送至指定地点,

(4)本发明中污水经多级沉淀过滤就地循环利用,节水效果显著,治污成本低。

附图说明

图1是本发明的多级过滤排泄系统的俯视图结构示意图。

图2是本发明的多级过滤排泄系统的剖面结构示意图。

图3是本发明的顺坡排水沟的结构示意图。

图4是本发明的反坡排水沟的结构示意图。

图5是本发明的泥沙自动清除机及其使用状态的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图5所示,一种深长距离富水隧道地下水多级过滤排泄系统,包括龙门吊3.2和提升渣斗3.3,其中:

隧道排水沉淀系统1:包括隧道排水沟1.1、排水沟沉淀池1.2和逐级翻水泵1.3。隧道排水沟的断面形状为矩形,用于将隧道开挖掌子面的地下水引入到横通道过水沟2.1,由砖砌筑或混凝土浇筑而成。隧道排水沟的上端面设带孔水泥盖板1.4,可用作工人进出道路。

隧道排水沟位于作业隧道地面两侧边或中部,隧道排水沟的下底面呈间隔距设有低于下底面的排水沟沉淀池,排水沟沉淀池的平面形状为四边形,底面标高低于隧道排水沟的底面,相邻的排水沟沉淀池间距10~30m,用于初步沉淀地下水泥沙。隧道排水沟的出口相通位于竖井横通道地面两侧边或中部的横通道过水沟。

所述的隧道排水沟分为顺坡排水沟和反坡排水沟。隧道的地面逐渐高于或等于横通道地面的隧道排水沟为顺坡排水沟。隧道地面逐渐低于横通道地面的隧道排水沟为反坡排水沟。反坡排水沟中位于出口端的排水沟沉淀池与横通道过水沟之间及各相邻的排水沟沉淀池之间设逐级翻水泵。逐级翻水泵的抽水口位于下端排水沟沉淀池的上部,逐级翻水泵的出水口位于上端排水沟沉淀池的上部或位于横通道过水沟的上部。

竖井横通道排水系统2:由横通道过水沟2.1、竖井沉淀池2.2和提升水泵2.3所构成。横通道过水沟位于竖井横通道地面两侧边或中部。横通道过水沟断面形状为矩形,用于将隧道排水沟的水引入到竖井沉淀池中,由钢筋混凝土浇筑而成。横通道过水沟连通隧道排水沟的出口。横通道过水沟相通竖井沉淀池。竖井沉淀池位于竖井的地面下端,竖井沉淀池的上端设有钢网盖,以防止人员跌落竖井沉淀池中。提升水泵的抽水口位于竖井沉淀池的上部,提升水泵的出水口2.4与一级沉淀池4.1上端相通。所述竖井沉淀池用于汇集所有开挖掌子面的地下水并进行二次沉淀,通过提升水泵将二次过滤后的地下水输送到地面多级过滤沉淀排水系统中。所述提升水泵扬程满足高埋深隧道要求。

地下泥沙清淤系统3:由小型挖掘机3.1、龙门吊3.2和提升渣斗3.3所构成。小型挖掘机用于撑子面的挖掘施工。龙门吊和提升渣斗用于将挖掘渣土及排水沟沉淀池和竖井沉淀池的清淤沉淀物运至地面。所述地下泥沙清淤系统3用于进行排水沟沉淀池和竖井沉淀池的清淤,清理出来的泥渣通过龙门吊提升至地面渣仓由运输车5运输至渣土场。

地面多级过滤沉淀系统4:由一级沉淀池4.1、二级沉淀池4.2、三级沉淀池4.3和四级沉淀池4.4所构成。各级沉淀池用钢筋混凝土浇筑或者钢板焊接而成,各级沉淀池内设有过滤材料。提升水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4.0通过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泵相通四级沉淀池上端的进水口,位于四级沉淀池下端的滤水出口4.5相通重新利用集水箱4.6。重新利用集水箱设在所在地的低洼点处,作为循环施工水源。

所述的一级沉淀池内的过滤材料从上至下依次为过滤传送带、过滤纤维层、粗沙层、粗细沙层和细沙层。所述的一级沉淀池内的粗沙层、粗细沙层和细沙层的厚度比为2:1:1。

所述的二级沉淀池内的过滤材料从上至下依次为过滤纤维层、粗沙层4.7、粗细沙层4.8和细沙层4.9。

所述的三级沉淀池内的过滤材料从上至下依次为过滤纤维层、粗细沙层和细沙层。所述的三级沉淀池内的粗细沙层和细沙层的厚度比为1:2。

所述的四级沉淀池内的过滤材料从上至下依次为过滤纤维层和细沙层。

所述的细沙层粒径0.1~0.5mm的沙子构成。粗细沙层粒径0.6~0.8mm的沙子构成。粗沙层粒径0.8~1mm的沙子构成。过滤纤维层为2~4层过滤纤维布构成。

泥沙自动清除机:用于机械过滤清理位于一级沉淀池和二级沉淀池内上端的泥沙污物。泥沙自动清除机的机架6呈V字型。泥沙自动清除机的机架上呈间隔设有两端与对应部机架轴接的承重辊12,机架的两端设有由慢速电机带动的传动辊7、9及导向辊10、11。环形的过滤传送带8套设在承重辊及导向辊和传动辊上,环形的过滤传送带的宽度与贯通的一级沉淀池或二级沉淀池内部适配,这样过滤传送带可封挡一级沉淀池或二级沉淀池内部的上端面,过滤传送带用钢丝网上履盖过滤布所构成。提升水泵的出水口位于过滤传送带的上端。

当污水位于过滤传送带的上端时,过滤传送带起滤网作用。慢速电机带动通过传动辊带动过滤传送带缓慢运行将其上污物带出一级沉淀池或二级沉淀池内倒入其下端的收集箱13中。

一种实现深长距离富水隧道地下水多级过滤排泄系统的施工方法,包括如下步骤:

(1)在竖井的中部上端地面设龙门吊和提升渣斗,在竖井旁的地面上设一~四级沉淀池,制备好泥沙自动清除机,并将其设置在一级沉淀池或一级沉淀池和二级沉淀池的上端。

(2)在竖井的底面下设竖井沉淀池,提升水泵的抽水口位于竖井沉淀池的上部,提升水泵的出水口与一级沉淀池上端的过滤传送带的上端相通,竖井沉淀池的上端设有钢网盖。

(3)在竖井横通道地面两侧边或中部设横通道过水沟,横通道过水沟连通隧道排水沟的出口,横通道过水沟连通竖井沉淀池。

(4)在作业隧道地面两侧边或中部设隧道排水沟,在隧道排水沟的下底面每间隔10~30m位置设低于隧道排水沟下底面的排水沟沉淀池,其中:

若隧道的地面逐渐高于或等于横通道地面的隧道排水沟为顺坡排水沟,隧道排水沟的出口相通位于竖井横通道地面两侧边或中部的横通道过水沟,在隧道排水沟的下底面设低于隧道排水沟下底面的排水沟沉淀池,隧道排水沟的上端面设带孔水泥盖板。

若隧道地面逐渐低于横通道地面的隧道排水沟为反坡排水沟,反坡排水沟中位于出口的排水沟沉淀池与横通道过水沟之间及各相邻的排水沟沉淀池之间设逐级翻水泵,逐级翻水泵的抽水口位于下端排水沟沉淀池的上部,逐级翻水泵的出水口位于上端排水沟沉淀池的上部或横通道过水沟的上部,隧道排水沟的上端面设带孔水泥盖板。

(5) 随作业隧道撑子面的推进,随时设隧道排水沟,隧道排水沟将作业隧道内污水经其内的排水沟沉淀池初步沉淀后,再经隧道排水沟排入竖井沉淀池经二次沉淀后,竖井沉淀池的水再经提升水泵分别经过过滤传送带和一~四级沉淀池沉淀过滤后,清水储存成为施工用水,沉淀污物随渣土定期清除。

总之,本发明能有效排除富水岩溶隧道施工产生的水,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。

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