一种分修隧道TBM反坡施工清污分流排水方法及装置与流程

一种分修隧道tbm反坡施工清污分流排水方法及装置
技术领域
1.本发明涉及隧道施工技术领域，特别是一种分修隧道tbm反坡施工清污分流排水方法及装置。


背景技术：

2.隧道掘进机(tunnel boring machine，tbm)以其机械化程度极高、施工速度快、扰动小、环境好等优点，在隧道施工中应用越来越多。结合地形地质等条件，较多掘进机面临反坡施工，而掘进机反坡施工的关键是解决排水问题。随着环境保护的重视程度和技术要求越来越高，有效实现洞内流水中清水和污水的分流(简称“清污分流”)亦是当务之急。
3.现有隧道tbm反坡施工中基本是任由清水混入到污水中，然后由排水泵抽吸污水排出到隧道洞外的污水处理站进行污水处理，一方面清水本不需要进行处理，现有方案使洞外污水处理站被动处理混入的清水，造成污水处理成本增大；另一方面清水混入到污水中造成污水排水泵需要按照超设计工作量进行设置，相应排水成本增加。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种分修隧道tbm反坡施工清污分流排水方法及装置。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
6.第一方面，本发明提供了一种分修隧道tbm反坡施工清污分流排水方法，包括以下步骤：
7.s1、对第一隧道和第二隧道进行分段，获取隧道分段的正常涌水量和最大涌水量，并计算污水抽排量和清水抽排量，在第一隧道和第二隧道之间设有连通两隧道的若干个横通道，横通道沿隧道长度方向间隔设置；
8.s2、在第一隧道内tbm前部设置第一排水泵排水至第一tbm水箱，第一tbm水箱排水至靠近tbm的第一初级污水水仓，第一初级污水水仓设置在一个横通道内，第一初级污水水仓排水至第一上级污水水仓，直至排出第一洞外至第一污水处理站，第一上级污水水仓设置在一个横通道内；
9.s3、在第一隧道内的两侧施做第一侧沟，每侧的第一侧沟在跨越既有水沟处采用第一过渡管道连通，通过第一侧沟收集第一隧道内的清水排至就近的第一初级清水水仓或第一上级清水水仓，第一初级清水水仓设置在一个横通道内，第一初级清水水仓排水至第一上级清水水仓，直至排出第一洞外，第一上级清水水仓设置在一个横通道内；
10.s4、在第二隧道内tbm前部设置第二排水泵排水至第二tbm水箱，第二tbm水箱排水至靠近tbm的第二初级污水水仓，第二初级污水水仓与第一初级污水水仓设置在同一个横通道内，且第二初级污水水仓连通第一初级污水水仓，第二初级污水水仓排水至第二上级污水水仓，直至排出第二洞外至第二污水处理站，第二上级污水水仓与第一上级污水水仓设置在同一个横通道内，且第二上级污水水仓通过污水水仓连通管路连通第一上级污水水
仓；
11.s5、在第二隧道内的两侧施做第二侧沟，每侧的第二侧沟在跨越既有水沟处采用第二过渡管道连通，通过第二侧沟收集第二隧道内的清水排至就近的第二初级清水水仓或第二上级清水水仓，第二初级清水水仓与第一初级清水水仓设置在同一个横通道内，且第二初级清水水仓连通第一初级清水水仓，第二初级清水水仓排水至第二上级清水水仓，直至排出第二洞外，第二上级清水水仓与第一上级清水水仓设置在同一个横通道内，且第二上级清水水仓连通第一上级清水水仓。
12.采用本发明所述的一种分修隧道tbm反坡施工清污分流排水方法，tbm隧道横通道无通行需求，空间较大，将污水水仓和清水水仓布置在不同的横通道内，并且同一横通道内左右水仓连通，互为储水备份，以提高综合应急抽排水能力，并有利于水仓施工、设备布置及使用期清淤；污水通过排水泵抽吸至污水水仓并逐级抽排，清水通过侧沟截流至清水水仓并逐级抽排，有效实现隧道施工排水的清污分流，清水不用处理直接排出洞外，可减小清水对污水的水质波动和水量波动，从而减小排水泵和污水处理站的规模和建设投入，也有利于隧道污水处理站的稳定运行。
13.作为本发明优选地技术方案，s2中，第一tbm水箱通过第一管路排水至第一初级污水水仓；s4中，第二tbm水箱通过第二管路排水至第二初级污水水仓。
14.作为本发明优选地技术方案，s2中，在第一隧道内tbm前部设置第一应急水泵，第一应急水泵排水至第一初级污水水仓；s4中，在第二隧道内tbm前部设置第二应急水泵，第二应急水泵排水至第二初级污水水仓。
15.采用这种方式，设置了应急排水，防止涌水量较大时排水能力不足问题，保障施工安全。
16.作为本发明进一步优选地技术方案，第一排水泵、第二排水泵、第一应急水泵和第二应急水泵的排水能力根据流入tbm前部的污水量计算值确定。
17.作为本发明优选地技术方案，从tbm侧向洞口侧的横通道内依次设置第一初级污水水仓和第二初级污水水仓、第一初级清水水仓和第二初级清水水仓、第一上级污水水仓和第二上级污水水仓、第一上级清水水仓和第二上级清水水仓。
18.作为本发明优选地技术方案，第一初级污水水仓、第二初级污水水仓、第一初级清水水仓、第二初级清水水仓、第一上级污水水仓、第二上级污水水仓、第一上级清水水仓和第二上级清水水仓的容量按泵站最大一台水泵15分钟的排水量设计。
19.作为本发明优选地技术方案，s1中，隧道分段的正常涌水量和最大涌水量根据隧道地质与水文条件分段计算得出。
20.作为本发明优选地技术方案，s1中，污水抽排量由判定为污水的段落和分段涌水量进行计算，清水抽排量由判定为清水的段落和分段涌水量进行计算。
21.作为本发明优选地技术方案，s3中，第一侧沟的端部与第一隧道掌子面的距离为1.5km-2km；s5中，第二侧沟的端部与第二隧道掌子面的距离为1.5km-2km。
22.作为本发明优选地技术方案，s2、s3、s4、s5不分先后顺序。
23.需要说明的是，本技术中步骤s2至s5并非是具有先后顺序的逻辑步骤，仅是作为方便后续引用的标记；例如：s2和s3可以先实施s2再实施s3，也可以同时实施s2和s3；s4和s5可以先实施s4再实施s5，也可以同时实施s4和s5；s2和s4一般都是同时实施；其中，最优
方案是同时实施s2至s5。
24.第二方面，本发明还提供了一种分修隧道tbm反坡施工清污分流排水装置，包括第一排水泵、第一tbm水箱、第一初级污水水仓、第一上级污水水仓、第一侧沟、第一初级清水水仓、第一过渡管道、第一上级清水水仓、第一污水处理站、第二排水泵、第二tbm水箱、第二初级污水水仓、第二上级污水水仓、第二侧沟、第二初级清水水仓、第二过渡管道、第二上级清水水仓和第二污水处理站，且按照如以上任一项所述的分修隧道tbm反坡施工清污分流排水方法进行使用。
25.采用本发明所述的一种分修隧道tbm反坡施工清污分流排水装置，tbm隧道横通道无通行需求，空间较大，将污水水仓和清水水仓布置在不同的横通道内，并且同一横通道内左右水仓连通，互为储水备份，以提高综合应急抽排水能力，并有利于水仓施工、设备布置及使用期清淤；污水通过排水泵抽吸至污水水仓并逐级抽排，清水通过侧沟截流至清水水仓并逐级抽排，有效实现隧道施工排水的清污分流，清水不用处理直接排出洞外，可减小清水对污水的水质波动和水量波动，从而减小排水泵和污水处理站的规模和建设投入，也有利于隧道污水处理站的稳定运行。
26.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
27.1、本发明所述的一种分修隧道tbm反坡施工清污分流排水方法及装置，tbm隧道横通道无通行需求，空间较大，将污水水仓和清水水仓布置在不同的横通道内，并且同一横通道内左右水仓连通，互为储水备份，以提高综合应急抽排水能力，并有利于水仓施工、设备布置及使用期清淤；污水通过排水泵抽吸至污水水仓并逐级抽排，清水通过侧沟截流至清水水仓并逐级抽排，有效实现隧道施工排水的清污分流，清水不用处理直接排出洞外，可减小清水对污水的水质波动和水量波动，从而减小排水泵和污水处理站的规模和建设投入，也有利于隧道污水处理站的稳定运行。
28.2、本发明优选的一种分修隧道tbm反坡施工清污分流排水方法及装置，在隧道tbm前部设置应急水泵，可进行应急排水，防止涌水量较大时排水能力不足问题，保障施工安全。
附图说明
29.图1为分修隧道tbm反坡施工清污分流排水布置的俯视示意图；
30.图2为图1中的a-a剖视图。
31.图中标记：101-第一隧道，102-第一排水泵，103-第一tbm水箱，104-第一管路，105-第一初级污水水仓，106-第一应急水泵，107-第一上级污水水仓，108-第一二衬台车，109-第一侧沟，110-第一初级清水水仓，111-第一过渡管道，112-第一上级清水水仓，113-第一污水处理站，114-第一洞外，201-第二隧道，202-第二排水泵，203-第二tbm水箱，204-第二管路，205-第二初级污水水仓，206-第二应急水泵，207-第二上级污水水仓，208-第二二衬台车，209-第二侧沟，210-第二初级清水水仓，211-第二过渡管道，212-第二上级清水水仓，213-第二污水处理站，214-第二洞外，777-污水水仓连通管路。
具体实施方式
32.下面结合附图，对本发明作详细的说明。
33.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
34.实施例1
35.如图1和图2所示，本发明所述的一种分修隧道tbm反坡施工清污分流排水方法，包括以下步骤：
36.s1、对第一隧道101和第二隧道201进行分段，获取隧道分段的正常涌水量和最大涌水量，并计算污水抽排量和清水抽排量；隧道分段的正常涌水量和最大涌水量根据隧道地质与水文条件分段计算得出，污水抽排量由判定为污水的段落和分段涌水量进行计算，清水抽排量由判定为清水的段落和分段涌水量进行计算。
37.在第一隧道101和第二隧道201之间设有连通两隧道的若干个横通道，沿隧道长度方向每间隔500m设置一个横通道。
38.s2、在第一隧道101内tbm前部设置第一排水泵102和第一应急水泵106，第一排水泵102排水至第一tbm水箱103，第一tbm水箱103通过第一管路104排水至靠近tbm的第一初级污水水仓105，第一应急水泵106直接排水至第一初级污水水仓105，第一初级污水水仓105设置在一个横通道内，第一初级污水水仓105排水至第一上级污水水仓107，直至排出第一洞外114至第一污水处理站113，第一上级污水水仓107设置在一个横通道内；
39.第一排水泵102和第一应急水泵106的排水能力根据流入tbm前部的污水量计算值确定。
40.s3、在第一隧道101内的两侧施做第一侧沟109，第一侧沟109的端部与第一隧道101掌子面的距离为1.5km-2km，每侧的第一侧沟109在跨越既有水沟处采用第一过渡管道111连通，通过第一侧沟109收集第一隧道101内的清水排至就近的第一初级清水水仓110或第一上级清水水仓112，第一初级清水水仓110设置在一个横通道内，第一初级清水水仓110排水至第一上级清水水仓112，直至排出第一洞外114，第一上级清水水仓112设置在一个横通道内。
41.第一初级污水水仓105、第一初级清水水仓110、第一上级污水水仓107和第一上级清水水仓112的容量按泵站最大一台水泵15分钟的排水量设计。
42.s4、在第二隧道201内tbm前部设置第二排水泵202和第二应急水泵206，第二排水泵202排水至第二tbm水箱203，第二tbm水箱203通过第二管路204排水至靠近tbm的第二初级污水水仓205，第二应急水泵206直接排水至第二初级污水水仓205，第二初级污水水仓205与第一初级污水水仓105设置在同一个横通道内，且第二初级污水水仓205连通第一初级污水水仓105，第二初级污水水仓205排水至第二上级污水水仓207，直至排出第二洞外214至第二污水处理站213，第二上级污水水仓207与第一上级污水水仓107设置在同一个横通道内，且第二上级污水水仓207通过污水水仓连通管路777连通第一上级污水水仓107；
43.第二排水泵202和第二应急水泵206的排水能力根据流入tbm前部的污水量计算值确定。
44.s5、在第二隧道201内的两侧施做第二侧沟209，第二侧沟209的端部与第二隧道201掌子面的距离为1.5km-2km，每侧的第二侧沟209在跨越既有水沟处采用第二过渡管道211连通，通过第二侧沟209收集第二隧道201内的清水排至就近的第二初级清水水仓210或
第二上级清水水仓212，第二初级清水水仓210与第一初级清水水仓110设置在同一个横通道内，且第二初级清水水仓210连通第一初级清水水仓110，第二初级清水水仓210排水至第二上级清水水仓212，直至排出第二洞外214，第二上级清水水仓212与第一上级清水水仓112设置在同一个横通道内，且第二上级清水水仓212连通第一上级清水水仓112。
45.第二初级污水水仓205、第二初级清水水仓210、第二上级污水水仓207和第二上级清水水仓212的容量按泵站最大一台水泵15分钟的排水量设计。
46.其中，从tbm侧向洞口侧的横通道内依次设置第一初级污水水仓105和第二初级污水水仓205、第一初级清水水仓110和第二初级清水水仓210、第一上级污水水仓107和第二上级污水水仓207、第一上级清水水仓112和第二上级清水水仓212，即污水水仓和清水水仓沿隧道长度方向交错设置。
47.其中，s2、s3、s4、s5不分先后顺序；例如：s2和s3可以先实施s2再实施s3，也可以同时实施s2和s3；s4和s5可以先实施s4再实施s5，也可以同时实施s4和s5；s2和s4一般都是同时实施；其中，最优方案是同时实施s2至s5。
48.本实施例所述的一种分修隧道tbm反坡施工清污分流排水方法，tbm隧道横通道无通行需求，空间较大，将污水水仓和清水水仓布置在不同的横通道内，并且同一横通道内左右水仓连通，互为储水备份，以提高综合应急抽排水能力，并有利于水仓施工、设备布置及使用期清淤；污水通过排水泵抽吸至污水水仓并逐级抽排，清水通过侧沟截流至清水水仓并逐级抽排，有效实现隧道施工排水的清污分流，清水不用处理直接排出洞外，可减小清水对污水的水质波动和水量波动，从而减小排水泵和污水处理站的规模和建设投入，也有利于隧道污水处理站的稳定运行；还设置了应急排水，防止涌水量较大时排水能力不足问题，保障施工安全。
49.实施例2
50.如图1和图2所示，本发明所述的一种分修隧道tbm反坡施工清污分流排水装置，包括第一排水泵102、第一tbm水箱103、第一初级污水水仓105、第一上级污水水仓107、第一侧沟109、第一初级清水水仓110、第一过渡管道111、第一上级清水水仓112、第一污水处理站113、第二排水泵202、第二tbm水箱203、第二初级污水水仓205、第二上级污水水仓207、第二侧沟209、第二初级清水水仓210、第二过渡管道211、第二上级清水水仓212和第二污水处理站213，且按照如实施例1所述的分修隧道tbm反坡施工清污分流排水方法进行使用。
51.本实施例所述的一种分修隧道tbm反坡施工清污分流排水装置，tbm隧道横通道无通行需求，空间较大，将污水水仓和清水水仓布置在不同的横通道内，并且同一横通道内左右水仓连通，互为储水备份，以提高综合应急抽排水能力，并有利于水仓施工、设备布置及使用期清淤；污水通过排水泵抽吸至污水水仓并逐级抽排，清水通过侧沟截流至清水水仓并逐级抽排，有效实现隧道施工排水的清污分流，清水不用处理直接排出洞外，可减小清水对污水的水质波动和水量波动，从而减小排水泵和污水处理站的规模和建设投入，也有利于隧道污水处理站的稳定运行。
52.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种分修隧道tbm反坡施工清污分流排水方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、对第一隧道(101)和第二隧道(201)进行分段，获取隧道分段的正常涌水量和最大涌水量，并计算污水抽排量和清水抽排量，在第一隧道(101)和第二隧道(201)之间设有连通两隧道的若干个横通道，横通道沿隧道长度方向间隔设置；s2、在第一隧道(101)内tbm前部设置第一排水泵(102)排水至第一tbm水箱(103)，第一tbm水箱(103)排水至靠近tbm的第一初级污水水仓(105)，第一初级污水水仓(105)设置在一个横通道内，第一初级污水水仓(105)排水至第一上级污水水仓(107)，直至排出第一洞外(114)至第一污水处理站(113)，第一上级污水水仓(107)设置在一个横通道内；s3、在第一隧道(101)内的两侧施做第一侧沟(109)，每侧的第一侧沟(109)在跨越既有水沟处采用第一过渡管道(111)连通，通过第一侧沟(109)收集第一隧道(101)内的清水排至就近的第一初级清水水仓(110)或第一上级清水水仓(112)，第一初级清水水仓(110)设置在一个横通道内，第一初级清水水仓(110)排水至第一上级清水水仓(112)，直至排出第一洞外(114)，第一上级清水水仓(112)设置在一个横通道内；s4、在第二隧道(201)内tbm前部设置第二排水泵(202)排水至第二tbm水箱(203)，第二tbm水箱(203)排水至靠近tbm的第二初级污水水仓(205)，第二初级污水水仓(205)与第一初级污水水仓(105)设置在同一个横通道内，且第二初级污水水仓(205)连通第一初级污水水仓(105)，第二初级污水水仓(205)排水至第二上级污水水仓(207)，直至排出第二洞外(214)至第二污水处理站(213)，第二上级污水水仓(207)与第一上级污水水仓(107)设置在同一个横通道内，且第二上级污水水仓(207)通过污水水仓连通管路(777)连通第一上级污水水仓(107)；s5、在第二隧道(201)内的两侧施做第二侧沟(209)，每侧的第二侧沟(209)在跨越既有水沟处采用第二过渡管道(211)连通，通过第二侧沟(209)收集第二隧道(201)内的清水排至就近的第二初级清水水仓(210)或第二上级清水水仓(212)，第二初级清水水仓(210)与第一初级清水水仓(110)设置在同一个横通道内，且第二初级清水水仓(210)连通第一初级清水水仓(110)，第二初级清水水仓(210)排水至第二上级清水水仓(212)，直至排出第二洞外(214)，第二上级清水水仓(212)与第一上级清水水仓(112)设置在同一个横通道内，且第二上级清水水仓(212)连通第一上级清水水仓(112)。2.根据权利要求1所述的分修隧道tbm反坡施工清污分流排水方法，其特征在于，s2中，第一tbm水箱(103)通过第一管路(104)排水至第一初级污水水仓(105)；s4中，第二tbm水箱(203)通过第二管路(204)排水至第二初级污水水仓(205)。3.根据权利要求1所述的分修隧道tbm反坡施工清污分流排水方法，其特征在于，s2中，在第一隧道(101)内tbm前部设置第一应急水泵(106)，第一应急水泵(106)排水至第一初级污水水仓(105)；s4中，在第二隧道(201)内tbm前部设置第二应急水泵(206)，第二应急水泵(206)排水至第二初级污水水仓(205)。4.根据权利要求3所述的分修隧道tbm反坡施工清污分流排水方法，其特征在于，第一排水泵(102)、第二排水泵(202)、第一应急水泵(106)和第二应急水泵(206)的排水能力根据流入tbm前部的污水量计算值确定。5.根据权利要求1所述的分修隧道tbm反坡施工清污分流排水方法，其特征在于，从tbm侧向洞口侧的横通道内依次设置第一初级污水水仓(105)和第二初级污水水仓(205)、第一
初级清水水仓(110)和第二初级清水水仓(210)、第一上级污水水仓(107)和第二上级污水水仓(207)、第一上级清水水仓(112)和第二上级清水水仓(212)。6.根据权利要求1所述的分修隧道tbm反坡施工清污分流排水方法，其特征在于，第一初级污水水仓(105)、第二初级污水水仓(205)、第一初级清水水仓(110)、第二初级清水水仓(210)、第一上级污水水仓(107)、第二上级污水水仓(207)、第一上级清水水仓(112)和第二上级清水水仓(212)的容量按泵站最大一台水泵15分钟的排水量设计。7.根据权利要求1所述的分修隧道tbm反坡施工清污分流排水方法，其特征在于，s1中，隧道分段的正常涌水量和最大涌水量根据隧道地质与水文条件分段计算得出。8.根据权利要求1所述的分修隧道tbm反坡施工清污分流排水方法，其特征在于，s1中，污水抽排量由判定为污水的段落和分段涌水量进行计算，清水抽排量由判定为清水的段落和分段涌水量进行计算。9.根据权利要求1-8任一项所述的分修隧道tbm反坡施工清污分流排水方法，其特征在于，s2、s3、s4、s5不分先后顺序。10.一种分修隧道tbm反坡施工清污分流排水装置，其特征在于，包括第一排水泵(102)、第一tbm水箱(103)、第一初级污水水仓(105)、第一上级污水水仓(107)、第一侧沟(109)、第一初级清水水仓(110)、第一过渡管道(111)、第一上级清水水仓(112)、第一污水处理站(113)、第二排水泵(202)、第二tbm水箱(203)、第二初级污水水仓(205)、第二上级污水水仓(207)、第二侧沟(209)、第二初级清水水仓(210)、第二过渡管道(211)、第二上级清水水仓(212)和第二污水处理站(213)，且按照如权利要求1-9任一项所述的分修隧道tbm反坡施工清污分流排水方法进行使用。

技术总结
本发明关于一种分修隧道TBM反坡施工清污分流排水方法及装置，该方法中TBM隧道横通道无通行需求，空间较大，将污水水仓和清水水仓布置在不同的横通道内，并且同一横通道内左右水仓连通，互为储水备份，以提高综合应急抽排水能力，并有利于水仓施工、设备布置及使用期清淤；污水通过排水泵抽吸至污水水仓并逐级抽排，清水通过侧沟截流至清水水仓并逐级抽排，有效实现隧道施工排水的清污分流，清水不用处理直接排出洞外，可减小清水对污水的水质波动和水量波动，从而减小排水泵和污水处理站的规模和建设投入，也有利于隧道污水处理站的稳定运行。运行。运行。


技术研发人员：陶伟明 周路军 袁伟 粟威 王闯 曾勤 许怀 谭永杰 曹彧 张永平 匡亮 郑长青 何昌国 刘金松 甘光元 李传松 黄华 张慧玲 谢荣强 舒杨 孙其清
受保护的技术使用者：中铁二院工程集团有限责任公司
技术研发日：2023.07.20
技术公布日：2023/10/20