南水北調(diào)中線釜山隧洞工程快速施工控制技術(shù)

南水北調(diào)中線釜山隧洞出口段左洞地質(zhì)條件差,洞臉處開挖新揭露較大裂隙6條,多為夾泥裂隙,裂縫2條,洞身巖體較破碎,成洞困難,為保證順利安全的進(jìn)洞,采用管棚鋼架支護(hù)施工措施,確保了隧洞開挖的順利進(jìn)行。

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。

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)中線穿黃工程隧洞掘進(jìn)開工

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

南水北調(diào)中線穿黃隧洞工程盾構(gòu)施工技術(shù)探討——簡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，針對穿黃工程特殊段的掘進(jìn)施...

通過對南水北調(diào)中線穿黃隧洞地層進(jìn)行的分析,結(jié)合泥水加壓盾構(gòu)的特點(diǎn),指出了穿黃隧洞工程盾構(gòu)施工可能遇到的施工問題,并提出了應(yīng)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(dǎo)意義。

簡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,針對穿黃工程特殊段的掘進(jìn)施工進(jìn)行了探討。

南水北調(diào)中線穿黃隧洞工程盾構(gòu)施工具有地質(zhì)條件復(fù)雜、大埋深、高外水壓力、長線路、大直徑等施工特點(diǎn)及其相應(yīng)的技術(shù)難題。經(jīng)過在施工實(shí)踐中的創(chuàng)新與實(shí)踐,在泥漿配置技術(shù)、掘削面穩(wěn)定控制技術(shù)、突破規(guī)范的壁后注漿技術(shù)、高外水壓力條件下的盾構(gòu)施工防滲技術(shù)、端頭地層加固技術(shù)、大埋深/高外水壓力下的帶壓進(jìn)艙技術(shù)、盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)控制技術(shù)、精密的長距離豎井聯(lián)系測量技術(shù)、長距離泥水輸送技術(shù)、大坡度盾構(gòu)掘進(jìn)技術(shù)等方面取得了突破與進(jìn)展,確保了工程的順利實(shí)施。穿黃盾構(gòu)工程的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了理想的效果,相關(guān)工程施工技術(shù)可供類似工程參考和借鑒。

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。

南水北調(diào)中線工程全長約1427km,以明渠自流為主,建筑物眾多,選用何種精度與等級的控制網(wǎng)才能滿足工程施工放樣的需要,是一個(gè)值得研究的課題。根據(jù)工程的布置特點(diǎn)和其他工程的經(jīng)驗(yàn),通過理論推導(dǎo),提出了南水北調(diào)中線工程首級、加密平面和高程施工控制網(wǎng)的主要精度指標(biāo)和建網(wǎng)等級,并已在工程中成功應(yīng)用。

南水北調(diào)中線古運(yùn)河樞紐下穿石家莊西北防洪堤、太平河(即古運(yùn)河)及石太高速公路而形成的填土高度達(dá)20.954m(太平河底處為12m)[1],工程的總體布置中,又需在上述高填方區(qū)設(shè)置護(hù)坡、護(hù)底等混凝土結(jié)構(gòu)。這種情況下,工程實(shí)施時(shí)采用了薄層回填碾壓和經(jīng)歷一個(gè)雨季及預(yù)浸水密實(shí),然后在回填土上進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)施工。實(shí)踐證明,這種地基處理方法,可有效防止混凝土結(jié)構(gòu)開裂。

本文介紹南水北調(diào)中線工程(簡稱中線工程)施工控制網(wǎng)測量工作,指出在長線路水利工程施工控制測量的重點(diǎn)與難點(diǎn),提出了針對測量工程而開展的相應(yīng)措施,為大型長線路測繪項(xiàng)目的測量工作積累了工作經(jīng)驗(yàn)。

在廣泛調(diào)研了南水北調(diào)中線工程建設(shè)的需求和充分收集了已有測量資料并對其進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,對建立首級施工控制網(wǎng)的必要性和緊迫性、國家控制網(wǎng)和首級施工控制網(wǎng)的關(guān)系、首級施工控制網(wǎng)和工程初設(shè)階段測圖定線控制網(wǎng)的關(guān)系進(jìn)行了論證。通過精心設(shè)計(jì)、反復(fù)比對,優(yōu)選出最佳布網(wǎng)方案,用現(xiàn)代最先進(jìn)的gps定位技術(shù),在國家a級gps網(wǎng)的控制下,先用b級gps測量布設(shè)骨干網(wǎng),在gps骨干網(wǎng)的基礎(chǔ)上,用c級gps測量布設(shè)全線的首級平面施工控制網(wǎng);在國家一等水準(zhǔn)網(wǎng)的基礎(chǔ)下,采用二等水準(zhǔn)測量布設(shè)首級高程控制網(wǎng)。

將來,清澈的丹江水將一路向北,在鄭州黃河岸邊扎一個(gè)猛子,在隧洞的保護(hù)下從地下穿越黃河,實(shí)現(xiàn)丹江水與黃河水擦肩而過,給北京、天津供水。水量充足時(shí),也可以為黃河補(bǔ)水?？墒?鄭州市民更關(guān)心的或許是能不能來到這里參觀一下,畢竟穿黃工程叫了好幾年,很多人只能從媒體上才了解到相關(guān)情況。工程通水后,可能會在黃河南岸的隧洞入口區(qū)建一個(gè)旅游風(fēng)景區(qū),市民可以參觀地下試驗(yàn)隧洞。

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,對盾構(gòu)隧洞的施工進(jìn)度進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真,并對仿真計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析。

南水北調(diào)中線崇青隧洞工程具有地質(zhì)條件差、埋深淺、地下水位高等特點(diǎn),隧洞洞挖施工困難較多,施工過程中,根據(jù)不同地段地質(zhì)情況采取不同的施工方案和方法,取得了較好的效果,對施工方案和施工方法作了詳細(xì)的介紹,并對支護(hù)施工中的格柵鋼架、鋼支撐作了介紹。施工過程中積累的經(jīng)驗(yàn)對后續(xù)類似項(xiàng)目具有借鑒意義。

2014年2月22日，南水北調(diào)中線穿越黃河工程兩條隧洞開始充水試驗(yàn)，將對穿黃工程隧洞結(jié)構(gòu)的安全性能、襯砌受力和防滲、排水情況及混凝土質(zhì)量等在充水狀態(tài)下進(jìn)行檢驗(yàn)。

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。

南水北調(diào)中線穿黃工程是引漢總干渠中最大的跨河建筑物。該工程跨越黃河干流，工程規(guī)模大，施工難度高，工期長，是整個(gè)南水北調(diào)中線工程的關(guān)鍵工程。穿黃工程所處河段黃河寬度約７～９．５ｋｍ，為游蕩性河道，河床覆蓋層為粉細(xì)砂、細(xì)砂、中砂及粘土，厚度達(dá)４１～９４ｍ。工程設(shè)計(jì)輸水流量５００ｍ３／ｓ，以輸水渡槽及輸水隧道兩種主要型式及牛口峪、孤柏咀兩條線路進(jìn)行過多種方案的工程布置研究。本文重點(diǎn)介紹經(jīng)比較推薦的孤柏咀線的雙線盾構(gòu)隧道方案及作為比選的?？谟€渡槽方案的施工研究，并就工程的技術(shù)可行性進(jìn)行了論證。