南水北調(diào)中線穿黃隧洞工程盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)

南水北調(diào)中線穿黃隧洞工程盾構(gòu)施工技術(shù)探討——簡(jiǎn)要介紹穿黃工程概況及泥水盾構(gòu)施工主要作業(yè)模式。對(duì)泥水加壓平衡式盾構(gòu)應(yīng)用于穿黃隧洞的組裝、始發(fā)、掘進(jìn)、管片安裝、同步注漿以及盾構(gòu)到達(dá)南岸的二次始發(fā)等施工技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，針對(duì)穿黃工程特殊段的掘進(jìn)施...

簡(jiǎn)要介紹穿黃工程概況及泥水盾構(gòu)施工主要作業(yè)模式。對(duì)泥水加壓平衡式盾構(gòu)應(yīng)用于穿黃隧洞的組裝、始發(fā)、掘進(jìn)、管片安裝、同步注漿以及盾構(gòu)到達(dá)南岸的二次始發(fā)等施工技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹,針對(duì)穿黃工程特殊段的掘進(jìn)施工進(jìn)行了探討。

穿黃隧洞是南水北調(diào)中線總干渠上規(guī)模最大的特大型河渠交叉建筑物,全長4.25km。隧洞穿越的地層為第四系上更新統(tǒng)硬塑粘性土和全新統(tǒng)中密飽水砂層以及卵石層、泥礫石層等,地質(zhì)條件復(fù)雜,施工難度和風(fēng)險(xiǎn)較大。闡述了穿黃隧洞工程地質(zhì)條件,對(duì)盾構(gòu)施工隧洞的埋深、盾構(gòu)機(jī)選型、設(shè)計(jì)與制造需要考慮的障礙物和不良地層等問題進(jìn)行了研究,對(duì)保證盾構(gòu)隧洞順利施工具有重要意義。

南水北調(diào)中線穿黃隧洞地質(zhì)條件復(fù)雜,外側(cè)水土壓力大,隧洞長度4.25km。采用帶裝滾刀的泥水加壓式盾構(gòu)機(jī)施工。施工技術(shù)難點(diǎn)多,難度大,對(duì)盾構(gòu)設(shè)備要求高。盾構(gòu)機(jī)要在適應(yīng)性、主要系統(tǒng)性能及技術(shù)服務(wù)等方面滿足工程施工需要。

穿黃隧洞是南水北調(diào)中線穿越黃河的關(guān)鍵工程,工程規(guī)模大,地質(zhì)條件復(fù)雜,還需面對(duì)河床游動(dòng)、深度沖淤、砂土地震液化、軟土震陷、隧洞滲漏、圍土穩(wěn)定、壓力輸水安全與長期運(yùn)用等一系列問題,技術(shù)難度高。通過工程總體布置優(yōu)化和多項(xiàng)專題研究,包括按1:1比尺建立埋深30余m的隧洞仿真試驗(yàn)?zāi)Ｐ?較真實(shí)地模擬外部水土環(huán)境和內(nèi)水壓力的試驗(yàn)研究,提出了盾構(gòu)隧洞新型預(yù)應(yīng)力雙層襯砌結(jié)構(gòu)型式,還解決了超深工作豎井,軟土地下建筑物抗震,長隧洞安全監(jiān)測(cè)與長距離信息傳輸,水底壓力隧洞盾構(gòu)法長距離施工等一系列技術(shù)難題,確保工程順利進(jìn)行,實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新。

穿黃隧洞工程采用先進(jìn)的盾構(gòu)法施工,地質(zhì)條件復(fù)雜且掘進(jìn)距離長,技術(shù)復(fù)雜,難度高,施工中存在著較大的風(fēng)險(xiǎn)和困難。因此,必須針對(duì)穿黃工程地質(zhì)條件、工程設(shè)計(jì)和要求,對(duì)盾構(gòu)施工中可能出現(xiàn)的特殊情況下進(jìn)行重點(diǎn)研究,提前采取相應(yīng)的技術(shù)對(duì)策,確保如期、安全、優(yōu)質(zhì)完成穿黃隧洞工程施工。

以南水北調(diào)中線穿黃隧洞工程為依托,在施工過程中,針對(duì)黃河漫灘內(nèi)和富水砂層中超深灰漿墻、超深圓形地下連續(xù)墻、超深圓形豎井、超深端頭加固施工和薄壁環(huán)錨預(yù)應(yīng)力內(nèi)襯施工等施工技術(shù)難點(diǎn),通過分析、研究和試驗(yàn)摸索,采用了灰漿墻泵送置換法、國內(nèi)最深地下連續(xù)墻施工、豎井水下開挖施工、端頭受到干擾后二次加固施工、環(huán)錨預(yù)應(yīng)力內(nèi)襯結(jié)構(gòu)施工等技術(shù),施工實(shí)踐中應(yīng)用良好,保證了工程的順利建成。

在介紹南水北調(diào)中線穿黃隧洞設(shè)計(jì)參數(shù)、地質(zhì)情況及盾構(gòu)機(jī)選型參數(shù)的基礎(chǔ)上,對(duì)中線穿黃隧洞盾構(gòu)施工中盾構(gòu)機(jī)刀盤刀具維護(hù)保養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了分析,總結(jié)了施工過程中定期檢查盾構(gòu)機(jī)刀盤、定期帶壓進(jìn)艙檢查、根據(jù)不同地質(zhì)情況靈活配置盾構(gòu)刀具、實(shí)時(shí)分析掘進(jìn)參數(shù)的施工規(guī)律,保障隧洞掘進(jìn)施工正常進(jìn)行。

南水北調(diào)中線一期穿黃隧洞采用盾構(gòu)法施工,盾構(gòu)始發(fā)是整個(gè)盾構(gòu)施工過程中最關(guān)鍵、最重要的環(huán)節(jié),處理不慎極容易出現(xiàn)涌水、涌砂現(xiàn)象,對(duì)工程和機(jī)械設(shè)備造成毀滅性的后果。為確保盾構(gòu)始發(fā)安全,采用凍結(jié)法對(duì)高噴加固區(qū)與工作豎井地下連續(xù)墻之間進(jìn)行冷凍封水加固,取得了良好的效果?，F(xiàn)總結(jié)了在該工程中冷凍封水措施的方案布置、關(guān)鍵技術(shù)問題和實(shí)際取得的效果。

南水北調(diào)中線穿黃隧洞(長度4.25km)工程地質(zhì)條件復(fù)雜,隧洞外側(cè)水土壓力大,采用加裝滾刀的泥水加壓式盾構(gòu)施工較為合適,施工技術(shù)難點(diǎn)多,難度大,對(duì)盾構(gòu)的性能要求高,盾構(gòu)必須在適應(yīng)性、主要設(shè)備系統(tǒng)性能及技術(shù)服務(wù)等方面滿足工程需要。

穿黃隧洞工程是南水北調(diào)中線的關(guān)鍵性工程,該工程采用雙洞平行布置,盾構(gòu)機(jī)單向掘進(jìn)施工。介紹了穿黃隧洞工程地面控制網(wǎng)測(cè)量、豎井聯(lián)系測(cè)量、隧洞內(nèi)精密導(dǎo)線測(cè)量等施工控制測(cè)量方案,對(duì)貫通誤差進(jìn)行了分析研究,并在控制測(cè)量和檢測(cè)過程中采用了一系列有效措施,從而保證了掘進(jìn)精度在施工設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi),實(shí)際貫通誤差約2cm。

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(yáng)州附近的長江干流引水,利用京杭大運(yùn)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(jí)提水進(jìn)入東平湖后,分水兩路,一路向北穿過黃河后

南水北調(diào)中線穿黃退水洞工程實(shí)現(xiàn)安全貫通

為了分析盾構(gòu)機(jī)的施工效率,提高盾構(gòu)機(jī)施工單價(jià)計(jì)算的準(zhǔn)確度,依據(jù)南水北調(diào)中線一期穿黃工程盾構(gòu)機(jī)施工過程中的實(shí)際情況和有關(guān)數(shù)據(jù),依據(jù)控制圖法的基本原理,設(shè)定合理的上下控制線,篩除異常數(shù)據(jù),初步分析出盾構(gòu)機(jī)在穿越黃河不同地質(zhì)情況和工況下的施工效率。分析結(jié)果為更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)和控制類似工程項(xiàng)目投資積累了經(jīng)驗(yàn)和基礎(chǔ)資料。

闡述了南水北調(diào)中線吳莊隧洞工程洞型斷面的選擇,隧洞進(jìn)出口位置、進(jìn)口底高程、洞身結(jié)構(gòu)尺寸、進(jìn)出口分流角和匯流角的確定等關(guān)鍵性控制體形尺寸的原則和方法,以及洞身支護(hù)參數(shù)的選擇與襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算,可供類似輸水隧洞設(shè)計(jì)借鑒。

南水北調(diào)中線穿黃工程盾構(gòu)隧洞是整個(gè)項(xiàng)目的控制性工程,其施工進(jìn)度受地質(zhì)條件、盾構(gòu)機(jī)施工參數(shù)和工程組織管理的影響較大。本文根據(jù)穿黃工程盾構(gòu)隧洞的地質(zhì)條件、已定貨的盾構(gòu)機(jī)施工參數(shù)和初定的施工方案,建立了施工進(jìn)度仿真系統(tǒng)模型,在此基礎(chǔ)上研制出動(dòng)態(tài)仿真軟件,對(duì)盾構(gòu)隧洞的施工進(jìn)度進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真,并對(duì)仿真計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析。

討論了南水北調(diào)工程大型穿黃隧道砂基在施工期和運(yùn)行期產(chǎn)生液化的可能性及液化深度問題。砂土動(dòng)力試驗(yàn)采用了原狀樣和擾動(dòng)樣,從微觀結(jié)構(gòu)和動(dòng)力特性分析了兩種試樣成果的差別,并對(duì)7度地震下砂基液化的可能深度作了判定。對(duì)砂土加密后的抗液化性能的提高進(jìn)行了試驗(yàn),還對(duì)盾構(gòu)機(jī)施工時(shí)的振動(dòng)加速度進(jìn)行了實(shí)測(cè),并探討了施工時(shí)砂基液化的可能性

在簡(jiǎn)要介紹南水北調(diào)中線漕河渡槽工程項(xiàng)目概況、工程條件、施工要求及施工特點(diǎn)的基礎(chǔ)上。比較詳細(xì)地分析和提出了工程施工的關(guān)鍵技術(shù)問題,并在提出問題的同時(shí),給出了研究解決這些技術(shù)問題的思路和方法。最后,提出了研究與實(shí)施應(yīng)當(dāng)相互作用和推進(jìn)的觀點(diǎn)。

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。

南水北調(diào)中線穿黃工程隧洞方案設(shè)計(jì),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(jì)施工的先進(jìn)技術(shù),設(shè)計(jì)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(jìn)技術(shù)。由于穿黃隧洞的規(guī)模和設(shè)計(jì)運(yùn)用條件的特殊性,該工程的設(shè)計(jì)目前在國內(nèi)外工程實(shí)例很少,因此方案布置、結(jié)構(gòu)計(jì)算及施工等諸多課題都需要研究。

南水北調(diào)中線穿黃隧道盾構(gòu)注漿漿材試驗(yàn)——為滿足南水北調(diào)中線工程穿黃隧洞盾構(gòu)施工工法要求，對(duì)研制開發(fā)的水泥一膨潤土一水玻璃系雙液塑性壁后注漿材料，通過室內(nèi)模擬注漿試驗(yàn)，重點(diǎn)探討了材料組分對(duì)注漿材料流動(dòng)性、穩(wěn)定性、凝膠特性、強(qiáng)度等性能的影響?！?..

本文在簡(jiǎn)述盾構(gòu)施工技術(shù)原理和工藝的基礎(chǔ)上,介紹了南水北調(diào)一期穿黃工程概況及其地質(zhì)條件,分析了盾構(gòu)機(jī)的選擇、泥水加壓平衡式盾構(gòu)機(jī)的主要構(gòu)造、功能、工作原理以及施工過程中的主要技術(shù)難點(diǎn)等。盾構(gòu)技術(shù)目前在水利水電工程中研究和應(yīng)用實(shí)例很少,穿黃工程中應(yīng)用的泥水加壓平衡式盾構(gòu)技術(shù)可供同類工程借鑒。