南水北調(diào)北汝河渠道倒虹吸工程地質(zhì)問題分析

按照初步設(shè)計階段的勘察精度,對南水北調(diào)中線工程瀑河渠道倒虹吸進行了勘察工作,查明了建筑物區(qū)的水文地質(zhì)及工程地質(zhì)條件,對建筑物區(qū)的地質(zhì)條件進行了認(rèn)真的分析及評價,給設(shè)計人員提供了可靠的巖土體物理力學(xué)參數(shù)。

該工程位于地質(zhì)條件較為復(fù)雜的河道上,孔隙裂隙承壓水水頭較高,且不連通,造成基礎(chǔ)破壞。在基礎(chǔ)處理上,根據(jù)現(xiàn)場降水實驗及各探測孔水位數(shù)據(jù)確定相應(yīng)的處理方案,通過相應(yīng)的排水、降水的處理,觀測斷面無沉降及隆起變化,確保了后續(xù)工作的順利實施。

以南水北調(diào)中線河北省段3座穿寬淺游蕩性河道倒虹吸工程河工模型試驗實測結(jié)果為基礎(chǔ),并應(yīng)用3個束窄水流局部沖深估算公式對局部最大沖深進行計算分析,基于口門內(nèi)流態(tài)及沖刷特征的多樣性,對3個沖刷公式假設(shè)條件的符合性及沖深估算精度進行了探討。

洨河倒虹吸是南水北調(diào)中線工程大型河渠交叉建筑物之一。本工程通過地質(zhì)測繪、勘探、原位測試、室內(nèi)試驗等方法,查明了建筑物場區(qū)地質(zhì)條件及存在的主要工程地質(zhì)問題,為設(shè)計提供了可靠的地質(zhì)依據(jù)。對應(yīng)不同的工程地質(zhì)問題,采取了相應(yīng)的工程措施,地基開挖后地質(zhì)條件與原預(yù)計基本相符,保證了順利施工安全。至2011年2月,建筑物基礎(chǔ)及建基基本完成。

邢清干渠橫穿華北平原中部,穿越多條河流及交通干線,沿線地質(zhì)條件復(fù)雜,涉及多個工程地質(zhì)問題,其中軟弱地基沉降變形及水土腐蝕性,將影響長距離管道輸水的工程安全及工程壽命,需要專門設(shè)計處理。

南拒馬河渠道倒虹吸建筑物地基為漂卵石為主的工程地質(zhì)條件，采取襯挖方法進行勘察是經(jīng)濟可行的，漂卵石層作為倒虹吸的地基可滿足設(shè)計要求。

十八里河為季節(jié)性河流，為賈魯河的支流，十八里河倒虹吸工程為一綜合建筑物，在右岸布有節(jié)制閘及退水閘。工程區(qū)屬粘性均一結(jié)構(gòu)，工程區(qū)多為挖方，最大挖深達19m，存在邊坡穩(wěn)定問題，地下水位高于倒虹吸底板，應(yīng)做好排水工作。針對建筑物主要存在的工程地質(zhì)問題進行了分析、評價。尤其對施工排水問題進行了分析、評價，對工程的設(shè)計、施工具有指導(dǎo)意義。

沁河渠道倒虹吸工程區(qū)第④層、第⑥層承壓水基坑突涌臨界高程高于基底,倒虹吸基坑開挖過程中存在承壓水頂托破壞問題?；油挥慨a(chǎn)生大量涌水、涌砂,不僅給施工帶來困難,重者毀壞地基,因此為保證施工順利進行,必須采取有效的排水降壓措施,將地下水位降至開挖深度的安全高程以下。

本文是南水北調(diào)工程初設(shè)階段某河渠交叉倒虹吸地質(zhì)勘察的技術(shù)成果,因其場區(qū)水文工程地質(zhì)情況復(fù)雜,工程難度大,具有代表性,在此擇取其主要技術(shù)問題與同行交流。

瀑河渠道倒虹吸為南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急供水工程上的一座大型河渠交叉建筑物,該交叉建筑物位于瀑河上庫修建后庫區(qū)尾部,其交叉建筑物的軸線和形式不但要考慮河道地形、地質(zhì)、回水淹沒等多種因素,還要考慮水庫回水的影響,其軸線選擇不同于其他建筑物。

白馬河渠道倒虹吸工程是南水北調(diào)中線漳古段重要的控制建筑物，由于工程工期緊，施工任務(wù)重，在保證工程質(zhì)量的前提下，采取了必要的措施，進行了高溫季節(jié)施工，保證了工程總體進度目標(biāo)實現(xiàn)，確保了南水北調(diào)中線漳古段工程順利通水。

用二維線性有限元對南水北調(diào)中線工程淇河倒虹吸箱型結(jié)構(gòu)進行了仿真分析,使用國際知名軟件ansys建立了計算模型,模擬了倒虹吸箱型結(jié)構(gòu)在兩種工況作用下的變形情況,最大水平位移為2.13cm,最大垂直位移為13.93cm,最大不均勻垂直位移為5.5cm。為淇河倒虹吸箱型結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了有價值的參考資料。

北易水倒虹吸是南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急供水工程(石家莊至北拒馬河段)穿越易水河的大型交叉建筑物。為加快施工進度,積極采用四新技術(shù)和相應(yīng)的施工工藝。如高壓噴射灌漿應(yīng)用于圍堰防滲、伸縮式軌道布料機澆筑混凝土、高強鋼絲(格賓網(wǎng))石籠及鋼塑復(fù)合拉筋帶應(yīng)用于導(dǎo)流堤防沖等。實踐表明,這些新技術(shù)在工程中取得了良好的應(yīng)用效果。

白河倒虹吸是南水北調(diào)中線工程陶岔—魯山段總干渠穿越白河干流的大型河渠交叉建筑物,全長1337m,在河渠交叉建筑物設(shè)計中具有一定的代表性。通過簡要介紹工程概況,結(jié)合工程水文、地形地質(zhì)條件,從建筑物的軸線選擇、河渠交叉型式選擇及長度選擇等方面,詳細(xì)闡述了河渠交叉建筑物總體布置方案比選原則,通過對倒虹吸管的埋深、型式及孔數(shù)選擇,闡述了渠道倒虹吸管身段的布置原則。總結(jié)了渠道倒虹吸工程布置設(shè)計的基本思路。

結(jié)合南水北調(diào)中線焦作渠段地形地貌、地層巖性、水文地質(zhì)條件,對焦作渠段主要存在的黃土狀土濕陷、巖土膨脹性、施工降排水和邊坡穩(wěn)定等問題進行了論述、評價,并提出了合理化的處理結(jié)論或建議,對南水北調(diào)中線焦作渠段工程設(shè)計、施工具有指導(dǎo)意義.

午河渡槽是南水北調(diào)中線一期工程大型河渠交叉建筑物之一,其場地的主要工程地質(zhì)問題有3個:兩岸壤土濕陷性問題、n1軟巖漏漿及軟弱段問題、基坑排水問題?，F(xiàn)對這3個問題進行了深入分析,并針對工程的具體情況,提出了合理的處理方法。特別是午河兩岸壤土的濕陷性問題,在太行山前具有廣泛的代表性,可供類似工程借鑒和參考。

南水北調(diào)中線工程北易水倒虹吸工程施工項目多、基坑開挖深度大、立體交叉和高空作業(yè)多,存在多種重大危險源,如坍塌、傾覆、物體打擊、機械傷害、觸電、高空墜落等。因此安全管理項目多、難度大。在施工過程中,施工安全管理機構(gòu)和人員通過理清安全工作思路,轉(zhuǎn)變安全管理理念,嚴(yán)格落實安全責(zé)任制度,制定并認(rèn)真落實安全技術(shù)措施,確保了北易水工程倒虹安全目標(biāo)的實現(xiàn)。

對南水北調(diào)穿漳工程中的施工導(dǎo)流經(jīng)驗進行了總結(jié)。穿漳河倒虹吸工程主體倒虹吸結(jié)構(gòu)物穿越漳河河道,采用明挖方式施工。為保證基坑內(nèi)主體工程的順利施工,需在工程一側(cè)布置導(dǎo)流明渠進行施工導(dǎo)流。應(yīng)根據(jù)水文資料、結(jié)構(gòu)形式等計算導(dǎo)流渠斷面尺寸,以滿足過流需求。該工程自2014年6月通水以來,未出現(xiàn)質(zhì)量問題,得到了各方好評。

對南水北調(diào)穿漳工程中的施工導(dǎo)流經(jīng)驗進行了總結(jié).穿漳河倒虹吸工程主體倒虹吸結(jié)構(gòu)物穿越漳河河道,采用明挖方式施工.為保證基坑內(nèi)主體工程的順利施工,需在工程一側(cè)布置導(dǎo)流明渠進行施工導(dǎo)流.應(yīng)根據(jù)水文資料、結(jié)構(gòu)形式等計算導(dǎo)流渠斷面尺寸,以滿足過流需求.該工程自2014年6月通水以來,未出現(xiàn)質(zhì)量問題,得到了各方好評.

南水北調(diào)中線唐河倒虹吸工程項目施工中,根據(jù)工程特點,采用了三軌門架式皮帶布料機、鋼模板聯(lián)體施工、鋼筋滾壓直螺紋套筒連接、混凝土施工縫栽石法等可靠的施工技術(shù)和施工工藝,取得了較好的效果。

南水北調(diào)中線潁河倒虹吸工程因人為因素影響,致使該項目圍堰施工工期拖延。為了實現(xiàn)潁河汛前的通水目標(biāo)及確保總體工期進度,必須采取趕工措施搶回工期。在對進度偏差進行分析后,決定采取增加資源投入、改變施工項目作業(yè)關(guān)系、調(diào)整施工工藝的應(yīng)急補救措施。措施實施后,按期完成了該項目工程,為總體施工進度目標(biāo)的實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。

河北省保定市曲陽縣南水北調(diào)中線京石段s18標(biāo)漠道溝倒虹吸土方開挖施工共布置3條施工道路,下基坑道路、混凝土罐車運行道路、1號棄料場施工道路,為混凝土施工機械布料機安裝運行及土方的順利開挖而進行調(diào)整。通過計算挖掘機、15t自卸車、相應(yīng)人員等資源配置做到合理搭配,基坑降水處理采用深井井點法進行。施工結(jié)果證明了該開挖施工方案既確保了工程質(zhì)量、提前了施工工期、同時也帶來了較大的經(jīng)濟效益。