南水北調中線穿黃隧洞工程的技術難點分析和對策

南水北調中線穿黃隧洞工程盾構施工技術探討——簡要介紹穿黃工程概況及泥水盾構施工主要作業(yè)模式。對泥水加壓平衡式盾構應用于穿黃隧洞的組裝、始發(fā)、掘進、管片安裝、同步注漿以及盾構到達南岸的二次始發(fā)等施工技術進行了詳細介紹，針對穿黃工程特殊段的掘進施...

通過對南水北調中線穿黃隧洞地層進行的分析,結合泥水加壓盾構的特點,指出了穿黃隧洞工程盾構施工可能遇到的施工問題,并提出了應開展的具有針對性的研究課題,對隧洞施工及研究工作具有一定指導意義。

簡要介紹穿黃工程概況及泥水盾構施工主要作業(yè)模式。對泥水加壓平衡式盾構應用于穿黃隧洞的組裝、始發(fā)、掘進、管片安裝、同步注漿以及盾構到達南岸的二次始發(fā)等施工技術進行了詳細介紹,針對穿黃工程特殊段的掘進施工進行了探討。

南水北調中線穿黃隧洞工程盾構施工具有地質條件復雜、大埋深、高外水壓力、長線路、大直徑等施工特點及其相應的技術難題。經過在施工實踐中的創(chuàng)新與實踐,在泥漿配置技術、掘削面穩(wěn)定控制技術、突破規(guī)范的壁后注漿技術、高外水壓力條件下的盾構施工防滲技術、端頭地層加固技術、大埋深/高外水壓力下的帶壓進艙技術、盾構掘進姿態(tài)控制技術、精密的長距離豎井聯系測量技術、長距離泥水輸送技術、大坡度盾構掘進技術等方面取得了突破與進展,確保了工程的順利實施。穿黃盾構工程的各項技術指標均達到了理想的效果,相關工程施工技術可供類似工程參考和借鑒。

南水北調中線穿黃隧洞地質條件復雜,外側水土壓力大,隧洞長度4.25km。采用帶裝滾刀的泥水加壓式盾構機施工。施工技術難點多,難度大,對盾構設備要求高。盾構機要在適應性、主要系統(tǒng)性能及技術服務等方面滿足工程施工需要。

1.工程概況南水北調東線工程作為南水北調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,并將其作為調蓄水庫,經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

穿黃隧洞工程采用先進的盾構法施工,地質條件復雜且掘進距離長,技術復雜,難度高,施工中存在著較大的風險和困難。因此,必須針對穿黃工程地質條件、工程設計和要求,對盾構施工中可能出現的特殊情況下進行重點研究,提前采取相應的技術對策,確保如期、安全、優(yōu)質完成穿黃隧洞工程施工。

穿黃隧洞工程是南水北調中線的關鍵性工程,該工程采用雙洞平行布置,盾構機單向掘進施工。介紹了穿黃隧洞工程地面控制網測量、豎井聯系測量、隧洞內精密導線測量等施工控制測量方案,對貫通誤差進行了分析研究,并在控制測量和檢測過程中采用了一系列有效措施,從而保證了掘進精度在施工設計允許范圍內,實際貫通誤差約2cm。

穿黃隧洞是南水北調中線穿越黃河的關鍵工程,工程規(guī)模大,地質條件復雜,還需面對河床游動、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用等一系列問題,技術難度高。通過工程總體布置優(yōu)化和多項專題研究,包括按1:1比尺建立埋深30余m的隧洞仿真試驗模型,較真實地模擬外部水土環(huán)境和內水壓力的試驗研究,提出了盾構隧洞新型預應力雙層襯砌結構型式,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)測與長距離信息傳輸,水底壓力隧洞盾構法長距離施工等一系列技術難題,確保工程順利進行,實現科技創(chuàng)新。

南水北調中線穿黃退水洞工程實現安全貫通

南水北調中線一期穿黃隧洞采用盾構法施工,盾構始發(fā)是整個盾構施工過程中最關鍵、最重要的環(huán)節(jié),處理不慎極容易出現涌水、涌砂現象,對工程和機械設備造成毀滅性的后果。為確保盾構始發(fā)安全,采用凍結法對高噴加固區(qū)與工作豎井地下連續(xù)墻之間進行冷凍封水加固,取得了良好的效果?，F總結了在該工程中冷凍封水措施的方案布置、關鍵技術問題和實際取得的效果。

穿黃隧洞作為南水北調中線最重要的控制性工程,一直備受矚目,其中安全監(jiān)測是穿黃隧洞的重要工作之一,也是觀測工程結構安全的具體手段。文章通過對穿黃隧洞安全監(jiān)測系統(tǒng)的建立以及對自正式通水后半年內的觀測數據進行初步分析,揭示了穿黃隧洞滲漏量、滲透水壓力、混凝土應力應變和接縫開和度的變化范圍和規(guī)律,為同類型輸水隧洞的安全監(jiān)測設計和實施提供一定的借鑒。從安全監(jiān)測數據分析,自南水北調中線通水運行以來穿黃隧洞目前處于正常穩(wěn)定工作狀態(tài)。

闡述了南水北調中線吳莊隧洞工程洞型斷面的選擇,隧洞進出口位置、進口底高程、洞身結構尺寸、進出口分流角和匯流角的確定等關鍵性控制體形尺寸的原則和方法,以及洞身支護參數的選擇與襯砌結構計算,可供類似輸水隧洞設計借鑒。

南水北調一期穿黃隧洞工程規(guī)模宏大,是多個工作面同時施工、多種施工技術共同運用的綜合工程。本文就其超深連續(xù)墻施工、盾構進出洞端頭地層加固、盾構始發(fā)、過河隧洞長距離掘進、泥水長距離輸送、邙山段大坡度推進、預應力混凝土二次襯砌及施工期安全度汛等穿黃隧洞工程的難點提出了施工對策。

討論了南水北調工程大型穿黃隧道砂基在施工期和運行期產生液化的可能性及液化深度問題。砂土動力試驗采用了原狀樣和擾動樣,從微觀結構和動力特性分析了兩種試樣成果的差別,并對7度地震下砂基液化的可能深度作了判定。對砂土加密后的抗液化性能的提高進行了試驗,還對盾構機施工時的振動加速度進行了實測,并探討了施工時砂基液化的可能性

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

穿黃隧洞工程是南水北調中線工程總干渠的關鍵性工程,為保證施工用水,在黃河北岸施工供水水源地進行大口徑抽水試驗,確定含水層水文地質參數,為施工供水設計提供依據。通過穩(wěn)定流、非穩(wěn)定流理論計算,提出滲透系數k為16~18m/d,并用裘布依公式計算得出影響半徑與經驗公式計算結果接近,故影響半徑推薦值為1113m,并根據開采試驗,確定單井可開采水量為177m3/h。

南水北調中線穿黃隧洞(長度4.25km)工程地質條件復雜,隧洞外側水土壓力大,采用加裝滾刀的泥水加壓式盾構施工較為合適,施工技術難點多,難度大,對盾構的性能要求高,盾構必須在適應性、主要設備系統(tǒng)性能及技術服務等方面滿足工程需要。

南水北調工程穿黃隧洞縱向變形主要受施工擾動、下臥土層沉降變化以及河床沖淤等因素的影響。為此,通過河工模型試驗,揭示了沖淤荷載的變化情況,分析了其在地震荷載作用下的分布及影響,著重對在內水壓載和沖淤作用下的不同工況進行了計算分析。提出了針對上述3種荷載組合情況下的隧洞管段的布置方案,論證了該方案可適應縱向變形,且具有一定的安全裕度。

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

南水北調中線穿黃工程隧洞掘進開工

2009年12月22日,在南水北調中線穿黃工程黃河南岸豎井內,工人們在慶祝隧洞貫通。當日,南水北調中線穿黃工程上游線過河隧洞順利貫通。位于河南省鄭