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摘 要：随着我国铁路隧道设计与建设的不断进步，研究反坡排水的新技术凸显出重要意义，文章结合天津新亚太工程建设监理有限公司负责的中老铁路工程项目实例，探讨了反坡排水在铁路隧道中的应用。
关键词：长大隧道、反坡排水、施工技术
一、工程概况
努瓦山隧道贯连中老铁路老挝境内孟塞站和楠暖河站，其作为单线隧道的时速为160km/h。其主要进口和出口的距离分别为DK76+415和DK84+591，隧道总里程8176m。隧道两个端口——进口和出口均埋有路基，其最深大概为地下520m。该隧道仅一面上坡，线路纵坡按里程从小到大为10‰、20‰、10‰，全隧道大多地段所处为直线，仅有DK76+425～DK76+996.39段571.39m位于半径R=3500m的左偏曲线上和DK83+199.605～DK84+300.418段1100.813m位于半径R=3500m的右偏曲线上。按照该隧道的施工计划，在工期要求内完工，建设隧道利用“二斜井”的辅助坑道。其中，1号斜井长1064m，2号斜井长度为1515m，辅助坑道总长度2579m。
1.工程地质、不良地质
隧道所涉及区域地层由新到老依次呈现为：第四系全新统、侏罗系中统，岩性主要有页岩、泥岩夹砂岩、粉质粘土等。区内主要不良地质为顺层偏压，无特殊岩土。
本隧道穿越主要地层岩性为砂岩、砾岩、泥岩，洞身穿越背斜1处，向斜1处。隧道明洞21m；V级围岩1255m，长度意义上构成隧道的15%；IV级围岩4150m，长度意义上构成隧道的51%；III级围岩有2750m，占比34%。
2.水文特征
努瓦山隧道地表水以槽谷溪沟水为主，溪水流量受到季节变化和降雨量大小影响，水源补给主要依托于大气降水，部分沿基岩裂隙下渗补给地下水，枯水季发生断流，水流速一般。
隧道不同位置正常涌水量如下：隧道正洞约24400m3/d，其雨季时约为29300m3/d；1号斜井约为2500m3/d，雨季3000m3/d；
2号斜井约为5200m3/d，雨季涌水量为6200m3/d。
二、反坡排水在铁路隧道中的应用
反坡排水施工顾名思义即在存在坡度时对积水进行处理的施工。当隧道施工向前方向为下坡时，洞内若有积水其汇集方向集中于掌子，及时抽排是很有必要的，以防止施工处积水过深，威胁隧道围岩稳定性以及生命财产安全，造成施工的难以为继。上文已提及努瓦山隧道单面上坡，并采用“二斜井”的辅助坑道模式，故其出口以及一号、二号斜井往小里程施工段存在反坡排水施工。 机械排水是反坡排水的主要方法，所谓机械排水需要设置多级泵站接连进行排水，施工区就近的泵站或设置的临时集水坑是掌子面积水抽排的主要去处，移动式潜水泵为主要设备，除此之外，隧道内侧的排水沟会将一些施工地段的渗水或涌水引向临时集水坑内或泵站水池中，汇集后，泵站会通过水泵将积水抽入排水管路抽至上一级的排水泵站，所有排水泵站均为固定式的，将会多级接力将施工段积水抽排出来，最终由污水处理池净化处理后进行排放。
1.主要的排水系统方式
塑料袋泳衣反坡排水，以隧道施工洞内的具体状况为依据，如坡度、积水量和设备情况，来合理规划管路分布和排水泵站位置，可将积水实现分段接力排水或一次性将水排出洞外。除基本情况外，还会根据各隧道的特殊情况采取具体措施，如管道距离较长会与小集水泵进行配合实现收集式反坡排水，缓坡隧道进行反坡排水更适合较长距离设置固定集水坑作为泵站，以小型的集水泵为工具将施工面积水抽支就近集水坑，再使用泥浆泵将泥浆排出至洞外。
海藻苏打水反坡排水具有一定的优势：抽水泵、集水坑以及排水泵站的需求量均较少；同时，也具有一定的缺点：集水坑、排水泵站等分布较少带来的必然结果是排水管道较长，抽水机位置需要多次移动，跟随施工坑道前进而不停地拆迁移动。
2.本工程拟采用的主要排水方案
努瓦山隧道坡度大，反坡排水应用广泛，主要用于斜井位置和隧道出口端施工区，需要利用较长管道和小集水泵相互配合进行抽排积水，受到隧道反坡施工距离长、水泵扬程等多个要素影响，施工隧道的固定式排水泵站预计基本布置为每300米一座（实际布置时需要根据辅助设施位置确定）。实际施工时要根据情况实行加密等措施，如涌水量大时需要适当加密，泵站间采用中φ150mm排水管进行长距离排送，相应的施工掌子面处积水需要抽
排至临时集水坑，小集水泵配置中80mm的消防软管继而收集积水将其排送至就近更大集水泵站，当积水位置处于两固定式排水泵站之间时，可利用将排水沟布置到洞两侧，同时增加横沟相互配合将积水引向至高程较低的集水泵站，最后一级的排水泵站主要用于将所抽排的积水输送至污水处理池。
释放器2.1污水排放方式
努瓦山隧道1号斜井口，2号斜井口，隧道出口、进口左边10m处设三级沉淀池，长8m，宽4m,深2m，外围设置围墙，周围做红白相间的铁护栏防护，设置“水深危险 禁止靠近”的警告标示，处理池外围30cm处设置水槽，防止外溢。
根据GB8703-88 地面水环境质量标准，GB/T24001-2004标准《环境管理体系-要求及使用指南》，污水排放严格以国家颁布的《污水综合排放标准》为根本依据。其规定标准分类为：一是针对生活污水:首先隔油池处理，并达国家二级排放标准；二是生产污水:其状态应符合排放前无明显悬浮物，并达到国家二级排放标准。
2.2反坡排水方式
反坡排水的主要中介工具是机械设备，排水需要通过多级泵站的接力配合实现，施工面抽排积水主要利用移动式潜水泵作为抽水工具，将积水抽往临时集水坑或就近泵站，除此之外，隧道内侧的排水沟会将一些施工地段的渗水或涌水引向临时集水坑内或泵站水池中，汇集后，泵站会通过水泵将积水抽入排水管路抽至上一级的排水泵站，所有排水泵站均为固定式的，将会多级接力将施工段积水抽排出来，最终由污水处理池净化处理后进行排放。固定式排水泵站水仓容量设计的基本标准按照5min涌水量进行配置，因隧道雨季涌水量达到29300m3/d，正洞雨季平均单位长度涌水量为q=3.585m3/d，一号斜井反坡出水量约Q=q*2283/2=4092m3/d（2283为一号斜井负责的正洞长度）,二号斜井反坡出水量约Q=q*1863/2=3340m3/d,出口反坡出水量约Q=q*1885=6758m3/d;集水井以5min反坡出水量考虑为V=Q/24/12，一号斜井V=14.2m³、二号斜井V=11.6m³，出口V=23.47m³；并考虑施工和清淤方便以及安全储备等综合确定；隧道一号斜井反坡排水出口段固定式排水泵站水仓容量设计为20m³＞14.2m³，二号斜井反坡排水出口段固定式排水泵站水仓容量设计为16m³＞11.6m³，出口反坡排水出口段固定式排水泵站水仓容量设计为30m³＞23.47m³，每隔50m设置集水井，集水井尺寸为1m（长）*1m（宽）*2m（深），排水泵站处不设；在开挖集水井时，要加盖铁板、做好栏杆防护和增设警示标志。并视具体情况适当调整。临
时集水坑根据汇水段汇水量大小确定。同时固定式排水泵站设置在左侧会车洞、避车洞等洞室，当遇特殊情况时，可考虑在洞内适当增加水仓。排水采用多级泵站排水（按泵分段接力排水）。工作水泵按使用l台，备用l台，检修l台配备，针对隧道涌水量大时要适当增加工作水泵；同时为防止突水，设置利用高压风管作为1套应急排水系统。
根据努瓦山隧道纵断面图，本隧道进口及1、2号斜井往大里程方向单面上坡开挖，以自然排水为主；隧道出口、1、2号斜井往小里程方向处于下坡开挖，需要配置排水泵+集水坑+污水管抽排。
2.3设备选型配套
努瓦山隧道的积水主要源于隧道施工过程中渗水，还需考虑到施工过程中生活用水。水质种类偏多，主要以地下水成分为主体，除此之外还有石屑以及泥浆等，甚至含有喷射混凝土的回弹物掺杂物，在设备配套选型时，一是考虑排水量，二是考虑水质组成。施工洞区内不同地段水量参差，基本规律是逐段递增，故各级泵站所选水泵应设计合理，根本原则应当遵循排水能力递增。同时，各级泵站配置时必须保证排水能力充分，储备能力充盈。隧道施工需要排水时，首先要求对积水成分进行分析，一般情况下，隧道积水构成除地下
水成分外，还有岩石、石屑、泥浆等，此时需要配置泥浆泵，要求配备多级泵及高效耐磨渣浆泵，功率为22KW、11KW两种。1号斜井的泵站间高差：300m*11.5%=34.5m，按最大考虑排水能力，水泵压力折减系数r=0.5,因此净扬程=损失扬程+水泵扬程=34.5/0.5=71m，1号斜井选用GMZ150-75-350型渣浆泵，流量350m³/h＞275*1.2=330m³/h，扬程75m，出口直径φ150mm。2号斜井的泵站间高差：300m*11.2%=33.6m，水泵压力折减系数r=0.5，净扬程=33.6/0.5=67.2m,选用GMZ150-70-700,型渣浆泵，流量700m³/h＞570*1.2=684m³/h，扬程70m，出口直径φ150mm。
为适应隧道不同地段所配置的泵站排水量递增的同时保证便于人员对泵站的管理和维修，高差相差不大的泵站要求配置型号相同的泵，通过增减设备数量相应调试排水能力。当适应施工进度需要移动水泵时，配置移动轻便的水泵，施工时操作要根据所需排水能力调整泵数量。
2.4排水管路
排水管的配置型号选择主要以洞内水量为参考标准，同时要与抽水设备适配，一般情况下在出口端和斜井工区会各采用3套管路(以施工时具体涌水量为准增加管路)：2套为φ150m
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m管材均为无缝钢管(分别用于检修备用和日常使用)；l套为φ80 mm消防软管，主要适用于移动积水。
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