南水北調(diào)引乾濟石輸水隧洞的設(shè)計與施工

2010年3月26日，由中國葛洲壩集團第一工程有限公司承擔(dān)施工的中國當(dāng)代最大人工運河工程——南水北調(diào)引江濟漢工程正式開工。

本文通過對引紅濟石工程輸水隧洞采用全鉆爆法施工、全tbm施工和鉆爆+tbm聯(lián)合施工的三個施工方案研究,從施工難度,施工的通風(fēng)、出渣、排水,施工安全、環(huán)保,施工工期及投資控制等方面綜合分析,推薦采用鉆爆+tbm聯(lián)合施工方案。

引紅濟石調(diào)水工程屬省內(nèi)的跨流域調(diào)水工程,輸水隧洞長近20km,工程采用鉆爆法與tbm聯(lián)合施工方案,工程區(qū)地質(zhì)條件極為復(fù)雜,突發(fā)性涌水、地質(zhì)斷裂帶、長距離隧洞排水、通風(fēng)、出渣等問題對采用tbm施工提出了特殊要求。應(yīng)盡早對引紅濟石工程施工要求的tbm設(shè)備進行研究,為設(shè)備采購、制造作好前期技術(shù)支持。

分析京、津、唐區(qū)域需水狀況和南水北調(diào)中線供水(引江水)及灤河流域來水、供水(引灤水)情況,根據(jù)南水北調(diào)中線工程、引灤工程和相關(guān)河系相連互通現(xiàn)狀,采取區(qū)域水資源聯(lián)合調(diào)度,實現(xiàn)引江水與引灤水的優(yōu)化配置和對沖平衡,最大限度地節(jié)約和高效利用水資源,減少對自然的干擾,使其達到順其自然、順應(yīng)自然的目的。其聯(lián)合調(diào)度的思路和方案可用于南水北調(diào)中線受水區(qū)北京市、天津市及沿線各有關(guān)城市和供水水源,實現(xiàn)跨流域、大空間的水資源優(yōu)化配置。

介紹了引紅濟石調(diào)水工程鉆爆法段隧洞開挖支護形式,對已開挖支護了的洞段施工費用與合同費用進行了詳細的分析對比,剖析了投資費用增加的原因,提出了減少投資的方法及措施,以達到控制投資的目的。

本文中主要論述了輸水隧洞的基本設(shè)計以及隧洞長度大、工程地質(zhì)條件復(fù)雜、造價高、施工難度大等技術(shù)特點。結(jié)合地質(zhì)條件,通過工程設(shè)計、施工組織設(shè)計與經(jīng)濟分析,對\"噴錨支護\"和\"短進尺、強支撐、快襯砌\"施工方案進行了探討分析。

介紹了采用鉆爆法開挖深圳市東部供水工程輸水隧洞的掏槽方式、光面爆破參數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu)及鉆爆作業(yè)安排等參數(shù),在近4年的工程實踐中,取得了良好的爆破效果和明顯的經(jīng)濟效益

南水北調(diào)中線穿黃工程隧洞方案設(shè)計,根據(jù)穿黃河段特殊的地形地質(zhì)、洪水泥沙條件和目前國內(nèi)外隧洞設(shè)計施工的先進技術(shù),設(shè)計采用預(yù)制和現(xiàn)澆雙層結(jié)構(gòu)和泥水平衡式盾構(gòu)施工的先進技術(shù)。由于穿黃隧洞的規(guī)模和設(shè)計運用條件的特殊性,該工程的設(shè)計目前在國內(nèi)外工程實例很少,因此方案布置、結(jié)構(gòu)計算及施工等諸多課題都需要研究。

1 目錄 一、編制依據(jù)??????????????????????2 二、工程概況??????????????????????3 三、施工部署??????????????????????4 四、施工方案及主要技術(shù)措施????????????????6 五、施工機械設(shè)備使用計劃????????????????10 六、勞動力安排計劃???????????????????11 七、冬季施工措施????????????????????12 八、質(zhì)量保證措施????????????????????13 九、安全生產(chǎn)??????????????????????19 十、文明施工??????????????????????24 十一、確保工程進度的組織措施??????????????27 十二、施工平面布臵圖??????????????????29

北京市南水北調(diào)南干渠工程調(diào)水運行過程中，對隧洞、閥井等建筑物開展安全監(jiān)測是保障工程運行安全的重要手段之一。2017年1—9月期間，南干渠工程運行管理單位開展了隧洞內(nèi)觀儀器安全監(jiān)測數(shù)據(jù)提取和新建了閥井沉降外觀監(jiān)測設(shè)施相關(guān)工作，通過對內(nèi)觀和外觀安全監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、整理和分析，表明了南干渠工程運行工況良好，也為南干渠工程日后安全運行提供了數(shù)據(jù)支持和參考。

南水北調(diào)中線京石段工程目前已3次向北京供水,依據(jù)供水的實測數(shù)據(jù),分析推算全線輸水損失率,將計算結(jié)果與設(shè)計取值進行對比,從而為今后全線調(diào)度運行提供參考。

2011年7月21日上午8時,隨著河北省黃壁莊水庫閘門的徐徐提起,清澈的水流奔向南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急供水工程總干渠,預(yù)計將于7月28日到達北京市團城湖。今年京石段向北京供水的序幕正式拉開。

1.工程概況南水北調(diào)東線工程作為南水北調(diào)工程的重要組成部分,規(guī)劃從江蘇省揚州附近的長江干流引水,利用京杭大運河以及與其平行的河道輸水,連通洪澤湖、駱馬湖、南四湖、東平湖,并將其作為調(diào)蓄水庫,經(jīng)泵站逐級提水進入東平湖后,分水兩路,一路向北穿過黃河后

1引言\r\n南水北調(diào)中線一期工程是一項特大型長距離跨流域調(diào)水工程。穿黃隧洞是南水北調(diào)總干渠穿越黃河的關(guān)鍵性工程，是南水北調(diào)中線工程的標(biāo)志性和控制性工程。穿黃隧洞采用盾構(gòu)法施工。根據(jù)盾構(gòu)法施工要求，在豎井南、北兩岸需設(shè)南岸施工豎井和北岸施工豎井，作為盾構(gòu)始發(fā)和到達之用。地連墻因其良好的抗?jié)B、擋土、承重等功能，首選作為豎井深挖圍護結(jié)構(gòu)。該地連墻是目前國內(nèi)成墻最深，厚度最厚，開挖深度最大的案例之一，施工精度要求極高，

穿黃隧洞是即將實施的南水北調(diào)東線輸水線路上的關(guān)鍵工程,1986年4月～1988年1月,在設(shè)計洞線上成功開挖了一條勘探試驗洞,施工中采用超前預(yù)注漿形成阻水帷幕,然后在帷幕內(nèi)開挖成洞。由于長期受地下水的溶蝕作用,1999年8月底探洞水泵房北側(cè)巖壁突然涌水,為確保黃河北大堤安全,同時考慮到南水北調(diào)東線工程即將實施,按大洞設(shè)計斷面在探洞四周進行了灌漿加固處理。形成了穿黃隧洞的阻水帷幕,為今后隧洞的開挖創(chuàng)造了有利條件。

選用天津同臺測試的7號模型(tj04-zl-07),對南水北調(diào)中線引江濟漢工程的泵裝置模型進行了優(yōu)化設(shè)計。在天津臺,對效率、汽蝕余量、飛逸轉(zhuǎn)速、軸向力及水輪機工況的性能進行了詳細的測試。試驗結(jié)果表明,效率和抗汽蝕性能都比較好,滿足工程的各項指標(biāo)。

隨著盾構(gòu)法的發(fā)展成熟,其已經(jīng)成為我國城市地鐵隧洞的主要施工方法,在輸水隧洞工程中也得到了嘗試性應(yīng)用。為進一步推動盾構(gòu)法在輸水隧洞工程中的應(yīng)用,本文首先分析了基于盾構(gòu)法進行輸水隧洞設(shè)計需注意的內(nèi)容,其次結(jié)合相關(guān)案例分析了盾構(gòu)法輸水隧洞的施工要點。

引紅濟石調(diào)水工程輸水隧洞通風(fēng)方案研究——本文介紹了引紅濟石調(diào)水工程長19．76km的輸水隧洞采用鉆爆法和tbm法施工的通風(fēng)方案，參考了秦嶺等隧洞施工的通風(fēng)參數(shù)，通過對通風(fēng)量和風(fēng)壓的理論計算，并結(jié)合對已成工程調(diào)研成果，提出了鉆爆法獨頭3km和tbm法獨頭7km...

引紅濟石調(diào)水工程自動化監(jiān)測的實施,解決長19.76km輸水隧洞監(jiān)測數(shù)據(jù)通訊方式尤為關(guān)鍵。根據(jù)本工程的特點及自動化監(jiān)測的要求,經(jīng)過各方面條件的比較,選擇了適合輸水隧洞監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓饫w通訊方式。

對穿黃隧洞工程的北岸輸水彎管進行了三維有限元抗震分析,記錄了地震波激勵過程中彎管結(jié)構(gòu)各單元的最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力時程變化過程。依據(jù)ottosen結(jié)構(gòu)強度理論提出了破壞指數(shù)的概念,并據(jù)此找出了彎管結(jié)構(gòu)的上下彎頭的變截面處是抗震薄弱部位,分析結(jié)果可為有關(guān)設(shè)計單位提供科學(xué)的建議。

東干渠工程是北京市南水北調(diào)工程供水環(huán)路的重要組成部分,輸水隧洞全長44.7km,內(nèi)徑4.6m。由于輸水線路長、埋深大、內(nèi)水壓力高、風(fēng)險源多,設(shè)計工作面臨眾多難點,設(shè)計采用結(jié)構(gòu)力學(xué)、二維和三維有限元等計算方法,取得結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布云圖,確定控制工況及應(yīng)力最大區(qū)域,模擬特殊工況下的結(jié)構(gòu)破壞形式,充分確保結(jié)構(gòu)安全可靠。通過將hdpe高密度聚乙烯自粘膠膜防水卷材應(yīng)用到多層防水設(shè)計中,解決了雙層襯砌容易發(fā)生層間竄水的難題,為達到一、二襯聯(lián)合受力效果提供了條件。采用地下連續(xù)墻圍護結(jié)構(gòu)及玻璃纖維筋作為洞門結(jié)構(gòu)配筋,避免了大面積施工降水對環(huán)境的影響,提高了盾構(gòu)進出洞的施工效率。面對眾多地鐵、鐵路、橋梁等風(fēng)險源,引入了科學(xué)的風(fēng)險管理機制,采取有針對性的風(fēng)險分級,進行了全面的檢測、評估、論證,確保了工程建設(shè)順利完成。

南水北調(diào)東線穿黃河隧洞25日全線貫通,至此用于調(diào)引長江水的南水北調(diào)東線輸水線路在山東境內(nèi)黃河河底約70m深處成功穿越。