水工隧洞工程非常规抽排水方式费用分析

程晓菲

（山西省水利建筑工程局集团有限公司，山西 太原 030006）

大同市天阳盆地地下水置换工程土建、安装施工二标段为输水隧洞工程，主洞线路总长3 424 m，无压隧洞，马蹄形断面；
工程等别为III等，主要建筑物级别为3级，引水设计流量5.0 m3/s，近期年供水量3 000万m3，远期年供水量5 000万m3，主要施工内容包括土方开挖与回填、土方洞挖、支护工程、钢筋混凝土工程、砌体工程、钻孔与灌浆工程等。

2.1 水文地质实况

主洞段桩号10+170—13+594段，洞长3 424 m，坡比为0.5‰；
全部为土洞，断面型式为马蹄形。主洞洞身段处于地下水强渗流带，围岩类型为砂层围岩，围岩流动性强、可塑性差。倾斜的隧洞、疏松的土层、无粘结的砂层、松散体中强渗流等不利地质条件叠加，导致隧洞施工难度增大。

支洞洞长484 m，坡比11%，位于马蹄山北麓边山地带的洪积倾斜平原上。原设计的工程地质部分描述比较简单，实际施工现场的地质条件差，地下水情况复杂。支洞开挖过程中，部分区段地下水位升高至洞顶，隧洞全断面整体充水。随着隧洞的开挖，渗水、涌水逐渐增大，涌水量达到120～180 m3/h。

实际地下水位及涌水量，与预估出入较大。大量涌水导致洞内的施工难度成倍增加，掘进速度慢，每月进尺很小，大量的人力物力用在抽排水上。

2.2 施工抽排水方式调整

原设计洞内排水，主要采用以排为主，防、排、堵相结合的方式，通过采用达西定律计算法计算，隧道洞室涌水量为10 m3/h，支洞主管路，采用1趟DN 50钢管，配套5 kW污水泵，接力抽排至洞外；
主洞主管路，采用1趟DN 25塑料管配套5 kW污水泵，排至交叉洞段集水井内。但实际施工过程中因涌水量太大，为保证工作面各工序的正常进行，采用的抽排水措施发生了较大变化。具体抽排水方案调整如下：

集水井布设：正常情况下支洞斜坡道上每50 m布设一个小型集水井，集水井储水容积一般不小于6m3，其中斜坡道200 m处的集水井，容积不小于80 m3；
主支洞交叉口处布设一大集水井，容积不小于80 m3，作为主洞上下游排水汇集井。在隧洞单侧或两侧设置排水沟，集水井附近设置一条横向排（截）水沟，集中把渗水汇集入指定集水坑、井内集中抽排至洞外。

3.1 施工出口段抽排水系统布置

在进行桩号13+415—13+355洞段开挖时，主洞掌子面出水采用1台WQ70-40-15污水泵配置DN 50塑料管排至洞外，为一级排水。

在进行桩号13+355—13+294洞段开挖时，主洞掌子面出水采用2台WQ25-60-5.5污水泵配置DN 50塑料管排至集水井（随开挖掘进桩号变动），集水井采用2台WQ70-40-15污水泵配置DN 100钢管排至洞外，为二级排水。集水井至洞口段出水汇至集水井，采用2台WQ70-40-15污水泵配置DN 100钢管排至洞外，为一级排水。

在进行桩号13+294—13+097洞段开挖时，隧洞进口掌子面出水采用2台WQ25-60-5.5污水泵配置DN 50塑料管排至2号集水井（桩号13+294），2号集水井采用1台WQ25-60-5.5污水泵、2台WQ70-40-15污水泵配置DN 100钢管排至1号集水井（桩号13+355），1号集水井采用2台WQ70-40-15污水泵配置DN 100钢管排至洞外，为三级排水。

在进行桩号13+097—12+896.06洞段施工时，马蹄山隧洞进口掌子面出水采用2台WQ25-60-5.5污水泵配置DN 50塑料管排至3号集水井（桩号13+097），3号集水井采用2台WQ70-40-15污水泵配置DN 100钢管排至2号集水井（桩号13+294），2号集水井采用2台WQ70-40-15污水泵配置DN 100钢管排至1号集水井（桩号13+355）洞外，1号集水井采用2台WQ70-40-15污水泵配置DN 100钢管排至洞外，为四级排水。

3.2 支洞抽排水系统布置

在进行桩号0+130—0+174洞段开挖时，5号支洞掌子面出水采用1台WQ25-60-5.5污水泵、1台WQ70-40-15配置DN 50塑料管排至洞外，为支洞一级排水。

在进行桩号0+174—0+240洞段开挖时，5号支洞掌子面出水采用2台WQ25-60-5.5污水泵配置DN 50塑料管排至集水井（随开挖掘进桩号变动），集水井采用2台WQ70-40-15污水泵配置DN 100钢管排至洞外，为支洞二级排水。集水井至洞口段出水汇至集水井，采用2台WQ70-40-15污水泵配置DN 100钢管排至洞外，为支洞一级排水。

在进行桩号5改支0+200—5改支0+250开挖时，掌子面出水采用2台WQ15-15-3污水泵、2台WQ25-60-5.5污水泵DN 50塑料管抽排至2号集水井（0+200），2号集水井采用3台WQ70-40-15污水泵配置DN 100钢管排至洞外，为支洞二级排水。

在进行桩号5改支0+250—0+322开挖时，掌子面出水采用3台WQ25-60-5.5污水泵配置DN 100钢管排至3号集水井（0+245），3号集水井采用3台WQ70-40-15污水泵配置DN 100钢管排至2号集水井（0+200），再由2号集水井采用3台WQ70-40-15污水泵排至1号集水井，再由1号集水井采用3台WQ70-40-15污水泵排至洞外，为支洞三级排水。

3.3 各洞口排水钢管配置

各洞口排水钢管配置见表1。

表1 各洞口排水钢管配置

4.1 抽排水费用单价分析

因合同中并无改变后的排水泵台时费、排水管单价，下面进行排水泵台时费、排水管道单价分析。见表2、表3。

表2 抽排水设备台时单价分析 单位：元

表3 排水管路单价分析

4.2 抽排水费用计算

各工作面实际抽排费用=∑各型号水泵单价×对应台时总数+钢管单价×长度

各隧洞实际排水费用共计341.66万元，其中出口段145.44万元，支洞196.22万元。具体分析如下：

4.2.1 隧洞出口段实际排水费用隧洞出口段抽排水台时及费用统计：5.5 kW水泵共20 068.16 h，15 kW水泵共30 507.2 h，台时费为137.12万元，见表4。

表4 隧洞出口段抽排水台时及费用统计表

DN100钢管合计700 m，单价为118.87元，费用为8.32万元。隧洞出口段控制段抽排水费用合计145.44万元。

4.2.2支洞段实际排水费用

支洞段抽排水台时统计：5.5 kw水泵共20 292.32 h，15 kW水泵共45 275.6 h，3 kW水泵共3 705.6 h，台时费为187.73万元，见表5。

表5 支洞段抽排水台时及费用统计表

DN100钢管合计310 m，单价118.87元，DN150钢管合计240 m，单价200元，费用为8.49万元。支洞抽排水费用合计196.22万元。

水工隧洞工程由于受水文地质等未探明条件的限制，会出现一些不可抗力的设计变更，施工单位应积极联系业主与设计单位和监理单位进行合理变更和财务预算，积极控制预算外开支。为保证工程质量和工作面各工序的正常施工，应在施工过程中根据实际情况及时调整施工方案。