南水北調(diào)西線工程長(zhǎng)一恰方案深埋長(zhǎng)隧洞施工研究

南水北調(diào)西線引水線路長(zhǎng)325.6km,單洞長(zhǎng)達(dá)73km,最大洞徑12m,平均埋深500m,最大埋深1150m,工區(qū)海拔高程為3400~4700m。通過對(duì)國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)大隧洞施工通風(fēng)技術(shù)水平和發(fā)展方向的分析,結(jié)合西線工程特點(diǎn)和深埋長(zhǎng)隧洞施工設(shè)計(jì)方案,對(duì)掘進(jìn)機(jī)施工通風(fēng)的獨(dú)頭通風(fēng)長(zhǎng)度、施工通風(fēng)模式、系統(tǒng)參數(shù)、機(jī)械選型、通風(fēng)布置等進(jìn)行了初步研究。

深埋長(zhǎng)隧洞勘察是南水北調(diào)西線工程地質(zhì)勘察中的難點(diǎn),常規(guī)的勘察方法難以滿足要求..通過分析可控源音頻磁大地電流法(csamt)在杜柯河-瑪柯河引水線路中的應(yīng)用效果,提出深層物探csamt彌補(bǔ)了地質(zhì)測(cè)繪的不足,提高了勘察效率,csamt法結(jié)合鉆孔驗(yàn)證及其他物探方法可在項(xiàng)目建議書階段應(yīng)用.

地應(yīng)力和地下水問題對(duì)深埋長(zhǎng)隧洞襯砌的設(shè)計(jì)及施工具有重大影響。通過數(shù)值計(jì)算對(duì)南水北調(diào)西線工程深埋長(zhǎng)隧洞管片襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行了受力分析,研究了圍巖變形及水壓力對(duì)管片襯砌結(jié)構(gòu)的影響。初步研究結(jié)果表明:約90%的洞段穩(wěn)定性較好,圍巖變形對(duì)管片襯砌結(jié)構(gòu)影響較小,可采用管片襯砌;隧洞沿線外水壓力較高,是影響襯砌設(shè)計(jì)的主要因素,應(yīng)采取適當(dāng)?shù)呐?、堵措施降低外水壓力?duì)管片襯砌結(jié)構(gòu)的作用。研究結(jié)果為南水北調(diào)西線一期工程隧洞襯砌設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

在分析深埋隧洞巖爆破壞機(jī)制和地應(yīng)力條件的同時(shí),詳細(xì)論述了南水北調(diào)西線工程主要引水線路區(qū)的現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征及主應(yīng)力的大小、相互關(guān)系;根據(jù)地應(yīng)力、巖性等特征初步評(píng)價(jià)主要引水線路區(qū)隧洞圍巖發(fā)生巖爆的可能性

對(duì)巖爆問題進(jìn)行了探討,詳細(xì)分析了工程區(qū)各種因素對(duì)巖爆的影響,對(duì)巖爆區(qū)的臨界埋深進(jìn)行了預(yù)測(cè),并從改善預(yù)應(yīng)力條件、預(yù)注水、加固圍巖等方面提出了有關(guān)巖爆的防治措施,以減少巖爆的發(fā)生概率。

9月1～2日，受黃河設(shè)計(jì)公司委托，江河水利水電咨詢中心組織對(duì)南水北調(diào)西線工程深埋長(zhǎng)隧洞地質(zhì)勘察方案進(jìn)行了水利專家咨詢。

南水北調(diào)西線工程地處青藏高原東南部,規(guī)劃從長(zhǎng)江上游調(diào)水170億立方米,經(jīng)輸水隧洞穿越巴顏喀拉山分水嶺入黃河上游,為西部大開發(fā)提供水資源保障.調(diào)水工程區(qū)海拔3500m,寒冷缺氧,地質(zhì)條件復(fù)雜.第一期工程調(diào)水40億立方米,線路總長(zhǎng)260km,其中隧洞長(zhǎng)244km.文章簡(jiǎn)要介紹了隧洞工程的地質(zhì)條件、掘進(jìn)機(jī)選型、掘進(jìn)速度以及施工通風(fēng)技術(shù)等.根據(jù)國(guó)內(nèi)外隧洞的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),對(duì)未來長(zhǎng)隧洞施工作了初步研究.

74歲的黃河水利委員會(huì)勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院(以下簡(jiǎn)稱"黃委會(huì)規(guī)劃設(shè)計(jì)院")原副院長(zhǎng),南水北調(diào)西線工程設(shè)計(jì)總工程師談?dòng)⑽溆行┙箲],盡管他已經(jīng)退休.2009年度南水北調(diào)工程5000萬元的研究經(jīng)費(fèi)一直沒有下發(fā),相關(guān)研究人員不免感到慌張,尤其在東線和中線工程整體推遲的情況下,一些年輕人甚至萌生了退意.在南水北調(diào)項(xiàng)目上工作了一輩子的談?dòng)⑽浞浅Ｇ宄甓妊芯拷?jīng)費(fèi)暫停的可怕.57年的工作積累,還有堆積如山的資料,頃刻之間可能變得毫無用處,誰來最終為這件事情負(fù)責(zé)?

南水北調(diào)西線工程是改善西部地區(qū)缺水和改善大西北生態(tài)環(huán)境及確保工農(nóng)業(yè)牧業(yè)發(fā)展的工程。它不僅會(huì)使龍羊峽多年調(diào)節(jié)的大型水庫充分發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，提高黃河干流上各級(jí)電站的出力，還會(huì)推動(dòng)青海省東南部經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益都會(huì)十分明顯。

前期準(zhǔn)備57年一波三折,工程投入太大,施工難度太高,預(yù)期效益難以確定,地方利益又打架……種種跡象顯示,南水北調(diào)西線工程要按計(jì)劃開工有些懸了!

南水北調(diào)西線一期工程　　　　　 　　　　　深埋長(zhǎng)隧洞技術(shù)研究 沈鳳生　劉新 1　工程概況 南水北調(diào)西線工程位于青藏高原東南部,是從長(zhǎng) 江上游干支流調(diào)水入黃河上游的跨流域調(diào)水重大工 程,是一項(xiàng)生態(tài)建設(shè)和環(huán)境保護(hù),支撐我國(guó)西部大開 發(fā)和西北地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大基礎(chǔ)設(shè)施。 南水北調(diào)西線工程共分三期,總調(diào)水量170億 m3。第一期工程從雅礱江的支流達(dá)曲、泥曲和大 渡河的支流杜柯河、麻爾曲、阿柯河自流調(diào)水,總 調(diào)水量40億m3。由“五壩七洞一渠”串聯(lián)而成, 壩高63～123m,輸水線路總長(zhǎng)26013km,其中隧 洞長(zhǎng)24411km,明渠1611km,渡槽0112km。 “五壩”即引水河流的五座引水樞紐,引水樞 紐的壩高分別為115m、108m、104m、123m、 63m,調(diào)水量分別為7億m3、8億m3

針對(duì)國(guó)內(nèi)對(duì)興建南水北調(diào)西線工程提出的種種質(zhì)疑以及其所存在的無法回避的某些弊端問題,再次提出替代方案,認(rèn)為鴨綠江水南調(diào)工程、湖北長(zhǎng)湖調(diào)水工程具有更好的可行性、優(yōu)越性。通過替代方案,改西線調(diào)水為調(diào)電,不僅能夠?yàn)槿A北地區(qū)、黃河中上游地區(qū)提供較多的水資源,有利于西北地區(qū)發(fā)展節(jié)水經(jīng)濟(jì)和西南地區(qū)保護(hù)生態(tài)環(huán)境,而且會(huì)使受益地區(qū)產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益。

針對(duì)國(guó)內(nèi)對(duì)興建南水北調(diào)西線工程提出的種種質(zhì)疑以及其所存在的無法回避的某些弊端問題，再次提出替代方案，認(rèn)為鴨綠江水南調(diào)工程、湖北長(zhǎng)湖調(diào)水工程具有更好的可行性、優(yōu)越性．通過替代方案，改西線調(diào)水為調(diào)電，不僅能夠?yàn)槿A北地區(qū)、黃河中上游地區(qū)提供較多的水資源，有利于西北地區(qū)發(fā)展節(jié)水經(jīng)濟(jì)和西南地區(qū)保護(hù)生態(tài)環(huán)境，而且會(huì)使受益地區(qū)產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益．

南水北調(diào)西線工程地處青藏高原,輸水線路長(zhǎng)達(dá)320km,超長(zhǎng)隧洞修建時(shí)的施工通風(fēng)問題尤為突出,現(xiàn)階段沒有高原隧洞施工環(huán)境的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。高原低壓、缺氧環(huán)境下采用平原地區(qū)的隧洞環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),勢(shì)必對(duì)施工作業(yè)人員的健康產(chǎn)生極大影響,針對(duì)高原氣候特點(diǎn),結(jié)合國(guó)內(nèi)外隧洞衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),提出了高原條件下隧洞施工環(huán)境主要衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),為南水北調(diào)西線工程施工提供借鑒。

利用以可控源音頻大地電磁法為主,甚低頻法、部分地段激發(fā)極化法和瞬變電磁法為輔助手段對(duì)南水北調(diào)西線一期工程中20km深埋長(zhǎng)隧洞段進(jìn)行了探測(cè)研究,主要介紹可控源音頻大地電磁法法隧洞勘探的效果及其他幾種輔助方法的作用。綜合利用物探資料及地面工程地質(zhì)勘察結(jié)果對(duì)深埋長(zhǎng)隧洞圍巖介質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行解釋,并評(píng)價(jià)可能影響工程的斷層、破碎帶及異常區(qū),這將對(duì)工程施工提供非常有用的幫助信息。

從距黃河上游較近的大渡河、雅礱江、通天河三條河調(diào)水，調(diào)水量１６０億～１７０億ｍ～3，基本上能夠滿足黃河流域２０５０年左右需水要求。但是緊臨黃河流域的廣大內(nèi)陸地區(qū)，對(duì)水資源的需求仍有較大增長(zhǎng)。在三條河調(diào)水方案規(guī)劃的基礎(chǔ)上，對(duì)瀾滄江、怒江向黃河調(diào)水,進(jìn)行了初步的方案研究，作為西線調(diào)水的后續(xù)水源。后續(xù)水源方案可調(diào)水量１６０億～２００億ｍ～3，相當(dāng)于三條河總調(diào)水量,但是，調(diào)水工程規(guī)模浩大,應(yīng)在三條河調(diào)水工程實(shí)施后進(jìn)行深入研究。

為了滿足在高原環(huán)境下,超長(zhǎng)隧洞tbm施工通風(fēng)的需風(fēng)量以及工作面的散熱要求,需要對(duì)隧洞的施工通風(fēng)方式及設(shè)備配套進(jìn)行全面研究。根據(jù)各種參數(shù),確定隧洞的通風(fēng)方式,并對(duì)其需風(fēng)量進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算,然后利用數(shù)值模擬對(duì)風(fēng)機(jī)和風(fēng)管的匹配進(jìn)行研究,得出適合本隧洞通風(fēng)需求的風(fēng)機(jī)和風(fēng)管匹配方案,并對(duì)隧洞內(nèi)的風(fēng)速分布和熱環(huán)境規(guī)律進(jìn)行數(shù)值模擬研究,科學(xué)、直觀的評(píng)價(jià)隧洞施工環(huán)境。

本書由中山大學(xué)地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院劉希林教授和華北水利水電學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院黃志全教授合著,由地質(zhì)出版社于2012年7月出版。全書分上、下兩篇共12章30萬字,全面展示了南水北調(diào)西線一期工程區(qū)泥石流、滑坡和崩塌災(zāi)害的分布規(guī)律、基本特征、危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、分區(qū)結(jié)果,以及對(duì)工程建設(shè)的可能影響,是論證半個(gè)多世紀(jì)以來,有

根據(jù)斷裂構(gòu)造的判讀標(biāo)志,在南水北調(diào)西線工程區(qū)共存在nw,ne,sn和ew向四組斷裂近200條,nw向斷裂為區(qū)域性的斷裂構(gòu)造,控制工程區(qū)地貌、水系等的發(fā)育。其中,有22條斷裂規(guī)模較大,對(duì)輸水線路存在相對(duì)較大的影響。野外考察結(jié)果表明,區(qū)內(nèi)有5條全新世時(shí)期的活動(dòng)斷裂和12條晚更新世時(shí)期的主干和區(qū)域性大斷裂。通過綜合分析發(fā)現(xiàn),5條全新世時(shí)期的活動(dòng)斷裂因?yàn)殡x輸水線路較遠(yuǎn)或未穿越輸水線路,而12條晚更新世時(shí)期的斷裂構(gòu)造則因全新世以來沒有活動(dòng),因而它們對(duì)工程區(qū)的影響總體上還是有限的,工程區(qū)處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的區(qū)域,而區(qū)域構(gòu)造分析的結(jié)果也說明工程區(qū)位于一個(gè)相對(duì)的安全島內(nèi)。

南水北調(diào)西線工程確定調(diào)水規(guī)模為170億立方米,這么大的調(diào)水量能否達(dá)到是個(gè)問題。西線工程對(duì)西部原始生態(tài)地區(qū)環(huán)境影響很大,不是“利大于弊”。

南水北調(diào)西線工程處于相對(duì)穩(wěn)定區(qū),大壩、深埋長(zhǎng)隧洞的施工技術(shù)可行;工程效益顯著,經(jīng)濟(jì)上合理,項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率為11.8%,經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值為1083.95億元,經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比為1.7。該工程除了可以定量計(jì)算的效益外,更具有重要的社會(huì)、生態(tài)和環(huán)境效益,可促進(jìn)黃河流域和西北地區(qū)乃至北方地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和和生態(tài)環(huán)境良性維持。該工程向黃河增補(bǔ)水資源,可全面緩解黃河水資源供需矛盾,保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境。通過黃河干流各水庫的調(diào)蓄作用,調(diào)水可有效增加黃河干流上水電站的梯級(jí)發(fā)電量。該工程對(duì)受水區(qū)的影響包括:1)供水范圍廣,影響大;2)維持黃河健康生命;3)改善受水區(qū)生態(tài)環(huán)境;4)維持國(guó)家生態(tài)安全。該工程對(duì)調(diào)出區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的有利影響包括:1)為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展帶來機(jī)遇;2)促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的升級(jí);3)推動(dòng)當(dāng)?shù)爻鞘谢倪M(jìn)程;4)提高當(dāng)?shù)鼐用竦目茖W(xué)文化素質(zhì)。對(duì)調(diào)出區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不利影響包括:1)對(duì)庫區(qū)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生不利影響;2)對(duì)移民安置及宗教設(shè)施處理產(chǎn)生不利影響;3)對(duì)推薦壩址下游的水電資源開發(fā)產(chǎn)生不利影響。

南水北調(diào)西線一期工程在構(gòu)造上位于青藏高原東部的巴顏喀拉地塊內(nèi)部,塊體的四周邊界以巨型走滑斷裂和逆斷裂為特征,構(gòu)造運(yùn)動(dòng)非常強(qiáng)烈,是塊體運(yùn)動(dòng)引發(fā)應(yīng)力集中和釋放能量的主要場(chǎng)所。但塊體內(nèi)部構(gòu)造活動(dòng)性較弱,僅發(fā)現(xiàn)甘德—阿壩斷裂系北支斷裂在阿壩盆地段的部分?jǐn)嗔?、色達(dá)—洛若斷裂和康勒斷裂等晚更新世以來有過活動(dòng),且規(guī)模和運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度遠(yuǎn)小于地塊邊界斷裂。晚第四紀(jì)以來地塊邊界斷裂的位移速率大多在7mm/a以上,最大達(dá)18mm/a,最小為1～2mm/a,而輸水隧洞附近最主要的活斷層順河斷裂的位移速率僅為0.18mm/a,相對(duì)地塊邊界斷裂小1～2個(gè)數(shù)量級(jí),可以認(rèn)為工程場(chǎng)地處于構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定的地區(qū)。給出了阿壩盆地北緣斷裂、順河斷裂等活斷裂在工程使用期內(nèi)最大設(shè)防的傾滑位移量,分別為0.67和2.62m。