本發(fā)明屬于輸水隧洞tbm施工，具體涉及一種長距離輸水隧洞tbm施工的逆坡排水系統(tǒng)及其工作方法。

背景技術(shù)：

1、在利用敞開式tbm(全斷面隧道掘進(jìn)機(jī))進(jìn)行長距離輸水隧洞掘進(jìn)施工時(shí)，敞開式tbm設(shè)備具有不能撤離工作面、設(shè)備價(jià)值高、作業(yè)區(qū)域人員多、洞內(nèi)作業(yè)用電電壓等級(jí)高等特點(diǎn)。掌子面一旦發(fā)生突涌水，將改變隧址區(qū)初始水文地質(zhì)條件，隧洞成為災(zāi)害水體的排泄通道，降低了隧洞圍巖的穩(wěn)定性，如不采取及時(shí)有效的排水措施，輕則延誤施工工期，重則誘發(fā)隧洞大規(guī)模塌方，機(jī)毀人亡，因此，排水問題的有效解決將直接關(guān)系到隧洞施工安全和效率。目前，敞開式tbm在長距離輸水隧洞中采用逆坡排水時(shí)，面臨洞內(nèi)空間狹小、排水距離長、排水高差大、排水系統(tǒng)運(yùn)營周期長等難題，逆坡排水系統(tǒng)往往存在常規(guī)排水狀況下資源浪費(fèi)和臨災(zāi)狀態(tài)下排水能力不足等缺陷，因此，應(yīng)該提供一種長距離輸水隧洞tbm施工的逆坡排水系統(tǒng)及其工作方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種長距離輸水隧洞tbm施工的逆坡排水系統(tǒng)及其工作方法，其設(shè)計(jì)合理，通過在tbm主梁下方布設(shè)第一泵站、在tbm后配套臺(tái)車上布設(shè)第二泵站、在主洞內(nèi)布設(shè)第三泵站、第四泵站和第五泵站、在主支洞交叉段布設(shè)第六泵站和在支洞內(nèi)布設(shè)第七泵站和第八泵站，通過聯(lián)合八個(gè)泵站提高了tbm順坡掘進(jìn)、逆坡排水施工過程中的綜合排水能力，充分利用主洞施工上游位置，在主支洞交叉段設(shè)置大型中轉(zhuǎn)蓄水池，大型中轉(zhuǎn)蓄水池作為逆坡排水系統(tǒng)的接力站，有助于提高逆坡排水系統(tǒng)的排水能力，且不影響tbm隧洞施工的施工進(jìn)度。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種長距離輸水隧洞tbm施工的逆坡排水系統(tǒng)，其特征在于：包括tbm區(qū)域內(nèi)排水系統(tǒng)、主洞沿程排水系統(tǒng)、主支洞交叉段排水系統(tǒng)和支洞段排水系統(tǒng)；所述tbm區(qū)域內(nèi)排水系統(tǒng)包括布設(shè)在tbm主梁下方的第一泵站和布設(shè)在tbm后配套臺(tái)車上的第二泵站，所述第一泵站包括多臺(tái)用于將水抽排至tbm后配套臺(tái)車的正常排水污水箱或應(yīng)急排水污水箱內(nèi)的排沙泵，所述第二泵站包括多臺(tái)布置在所述正常排水污水箱外側(cè)的第一礦用耐磨式多級(jí)離心泵和多臺(tái)布置在所述應(yīng)急排水污水箱外側(cè)的第二礦用耐磨式多級(jí)離心泵；所述主洞沿程排水系統(tǒng)包括布設(shè)在主洞內(nèi)的第三泵站、第四泵站和第五泵站，所述第三泵站包括第三礦用耐磨式多級(jí)離心泵，所述第四泵站包括第四礦用耐磨式多級(jí)離心泵，所述第五泵站包括第五礦用耐磨式多級(jí)離心泵；所述主支洞交叉段排水系統(tǒng)包括第六泵站和設(shè)置在主支洞交叉段的大型中轉(zhuǎn)蓄水池，所述大型中轉(zhuǎn)蓄水池臨近主支洞交叉口一側(cè)設(shè)置有多臺(tái)第六礦用耐磨多級(jí)離心泵；所述支洞段排水系統(tǒng)包括第七泵站、第八泵站、設(shè)置在支洞內(nèi)的第一支洞中轉(zhuǎn)蓄水池和第二支洞中轉(zhuǎn)蓄水池，所述第一支洞中轉(zhuǎn)蓄水池的一側(cè)設(shè)置有第七礦用耐磨多級(jí)離心泵，所述第二支洞中轉(zhuǎn)蓄水池的一側(cè)設(shè)置有第八礦用耐磨多級(jí)離心泵。

3、上述的長距離輸水隧洞tbm施工的逆坡排水系統(tǒng)，其特征在于：所述大型中轉(zhuǎn)蓄水池包括混凝土底板和圍設(shè)在所述混凝土底板四周的混凝土重力式擋土墻，靠近主洞上游方向一側(cè)的所述混凝土重力式擋土墻的外側(cè)設(shè)置有用于防止上游隧洞貫通爆破沖擊的渣堆，所述大型中轉(zhuǎn)蓄水池配置有污水箱和積渣坑。

4、上述的長距離輸水隧洞tbm施工的逆坡排水系統(tǒng)，其特征在于：所述支洞內(nèi)設(shè)置有避險(xiǎn)洞，所述支洞的洞外設(shè)置有支洞外污水池。

5、上述的長距離輸水隧洞tbm施工的逆坡排水系統(tǒng)，其特征在于：所述主支洞交叉段設(shè)置有渣料臨時(shí)儲(chǔ)存洞。

6、上述的長距離輸水隧洞tbm施工的逆坡排水系統(tǒng)，其特征在于：所述排沙泵的數(shù)量為7臺(tái)，所述第一礦用耐磨式多級(jí)離心泵的數(shù)量為2臺(tái)，所述第二礦用耐磨式多級(jí)離心泵的數(shù)量為2臺(tái)，所述第三礦用耐磨式多級(jí)離心泵的數(shù)量為2臺(tái)，所述第四礦用耐磨式多級(jí)離心泵的數(shù)量和所述第五礦用耐磨式多級(jí)離心泵的數(shù)量均為1臺(tái)，所述第六礦用耐磨多級(jí)離心泵的數(shù)量為5臺(tái)，所述第七礦用耐磨多級(jí)離心泵的數(shù)量和所述第八礦用耐磨多級(jí)離心泵的數(shù)量均為2臺(tái)。

7、本發(fā)明還提供了一種長距離輸水隧洞tbm施工的逆坡排水系統(tǒng)的工作方法，其特征在于：該工作方法包括：

8、當(dāng)掌子面滲涌水量介于0m3/h～320m3/h之間時(shí)，啟動(dòng)正常排水系統(tǒng)進(jìn)行抽排水：根據(jù)掌子面滲涌水量的大小，確定所需啟動(dòng)排沙泵、第一礦用耐磨式多級(jí)離心泵的數(shù)量，利用單臺(tái)或多臺(tái)排沙泵將排水抽至tbm后配套臺(tái)車的正常排水污水箱；再利用第一礦用耐磨式多級(jí)離心泵將正常排水污水箱內(nèi)的排水抽至tbm后方區(qū)域；

9、根據(jù)各個(gè)泵站抽排區(qū)段的滲涌水量，確定第三礦用耐磨式多級(jí)離心泵、第四礦用耐磨式多級(jí)離心泵、第五礦用耐磨式多級(jí)離心泵、第六礦用耐磨多級(jí)離心泵、第七礦用耐磨多級(jí)離心泵或所述第八礦用耐磨多級(jí)離心泵的間斷或連續(xù)啟動(dòng)；

10、當(dāng)掌子面滲涌水量介于320m3/h～1300m3/h，啟動(dòng)應(yīng)急排水系統(tǒng)進(jìn)行抽排水：

11、根據(jù)掌子面滲涌水量的大小，確定所需啟動(dòng)排沙泵、第一礦用耐磨式多級(jí)離心泵、第二礦用耐磨式多級(jí)離心泵的數(shù)量，利用單臺(tái)或多臺(tái)排沙泵將排水抽至tbm后配套臺(tái)車的正常排水污水箱和應(yīng)急排水污水箱；再利用第一礦用耐磨式多級(jí)離心泵將正常排水污水箱內(nèi)的排水抽至tbm后方區(qū)域，利用第二礦用耐磨式多級(jí)離心泵將應(yīng)急排水污水箱內(nèi)的排水抽至tbm后方區(qū)域；

12、根據(jù)各個(gè)泵站抽排區(qū)段的滲涌水量，確定第三礦用耐磨式多級(jí)離心泵、第四礦用耐磨式多級(jí)離心泵、第五礦用耐磨式多級(jí)離心泵、第六礦用耐磨多級(jí)離心泵、第七礦用耐磨多級(jí)離心泵或所述第八礦用耐磨多級(jí)離心泵的間斷或連續(xù)啟動(dòng)。

13、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

14、1、本發(fā)明通過設(shè)置tbm區(qū)域內(nèi)排水系統(tǒng)、主洞沿程排水系統(tǒng)、主支洞交叉段排水系統(tǒng)和支洞段排水系統(tǒng)，聯(lián)合布設(shè)在tbm主梁下方的第一泵站、布設(shè)在tbm后配套臺(tái)車上的第二泵站、布設(shè)在主洞內(nèi)的第三泵站、第四泵站和第五泵站、布設(shè)在主支洞交叉段的第六泵站和布設(shè)在支洞內(nèi)的第七泵站和第八泵站，利用八個(gè)泵站提高了tbm順坡掘進(jìn)、逆坡排水施工過程中的綜合排水能力。

15、2、本發(fā)明的逆坡排水系統(tǒng)充分利用主洞施工上游位置，在主支洞交叉段設(shè)置大型中轉(zhuǎn)蓄水池，大型中轉(zhuǎn)蓄水池作為逆坡排水系統(tǒng)的接力站，有助于提高逆坡排水系統(tǒng)的排水能力，且不影響tbm隧洞施工的施工進(jìn)度。

16、3、本發(fā)明的逆坡排水系統(tǒng)的最大排水能力達(dá)到1300m3/h，多臺(tái)礦用耐磨多級(jí)離心泵采取變頻控制，可以根據(jù)不同的涌水量進(jìn)行分級(jí)管理，既能滿足排水的需求，也可最大限度的節(jié)約成本，避免了傳統(tǒng)排水系統(tǒng)在正常排水狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致資源浪費(fèi)，解決了在臨災(zāi)狀態(tài)下排水能力不足的問題。

17、4、本發(fā)明的逆坡排水系統(tǒng)的工作方法設(shè)計(jì)合理，便于實(shí)現(xiàn)變頻控制，適用范圍廣。

18、綜上所述，本發(fā)明通過在tbm主梁下方布設(shè)第一泵站、在tbm后配套臺(tái)車上布設(shè)第二泵站、在主洞內(nèi)布設(shè)第三泵站、第四泵站和第五泵站、在主支洞交叉段布設(shè)第六泵站和在支洞內(nèi)布設(shè)第七泵站和第八泵站，通過聯(lián)合八個(gè)泵站提高了tbm順坡掘進(jìn)、逆坡排水施工過程中的綜合排水能力，充分利用主洞施工上游位置，在主支洞交叉段設(shè)置大型中轉(zhuǎn)蓄水池，大型中轉(zhuǎn)蓄水池作為逆坡排水系統(tǒng)的接力站，有助于提高逆坡排水系統(tǒng)的排水能力，且不影響tbm隧洞施工的施工進(jìn)度。

19、下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。