引漢濟渭工程黃三段深埋長輸水隧洞排水方案研究

針對秦嶺輸水隧洞大埋深、高地應力容易引起巖爆、大變形等工程災害的問題,為預防和減輕地應力分布和變化對施工進程和人員設備安全的不利影響,對秦嶺隧洞隧址區(qū)典型位置(越嶺段、嶺南、嶺北)分別進行了水壓致裂法應力測試,并對無斷層段和含斷層段進行了三維地應力場反演分析,研究了秦嶺隧洞初始地應力場特征及規(guī)律。結果表明:秦嶺隧洞地應力表現出較強的水平構造應力作用,嶺南嶺北勘探試驗最大主應力為25.4～27.7mpa,垂直孔測得最大水平主應力方向穩(wěn)定在近ew向。數值模擬可以較好地反演分析秦嶺輸水隧洞的地應力分布,無斷層段隧洞最大主應力多為10～45mpa,最小主應力多為0～15mpa；含斷層段隧洞主軸最大水平主應力值較高,變化范圍為20.46～71.94mpa,最高達71.94mpa。由于斷層破碎帶的存在,附近區(qū)域會出現劇烈的應力變化,斷層帶以內應力值顯著減小,而斷層帶兩側出現應力集中,局部應力值升高。

引漢濟渭工程秦嶺隧洞全長98．3km，隧洞最大埋深2012m。結合工程特點，選擇了施工用電、通風、用水以及會車洞等輔助施工措施；提出以開挖工法、減少軟巖塌方措施、大變形處理以及涌水處理為核心的不良地質條件下的快速施工技術；針對隧洞污水提出專門的處理方法。通過輔助工法的比選以及快速施工方法，可在取得良好的經濟效益的同時確保隧洞正常施工。

為了分析tbm利用率的主要影響因素,統(tǒng)計分析引漢濟渭工程嶺北隧洞連續(xù)掘進2100m的圍巖特征和掘進記錄,確定了導致tbm非正常停機的底事件,建立了tbm非正常停機故障樹模型,結果表明出渣系統(tǒng)故障、支護設備故障、刀盤刀具故障和電氣故障是導致tbm利用率不高的主要因素。通過tbm利用率及主要故障與場切深指數（fieldpenetrationindex,fpi）相關性分析,表明節(jié)理破碎巖體中tbm利用率與fpi之間不存在明顯相關性,出渣系統(tǒng)故障、支護設備故障、刀盤刀具故障與fpi有較強的相關性。分析主要故障發(fā)生原因,從設備管理和現場施工管理2個方面提出tbm利用率提高措施。

引漢濟渭秦嶺隧洞位于秦嶺西部山區(qū),隧洞自南向北,橫穿秦嶺山脊,巖漿活動頻繁,褶皺形態(tài)復雜,斷裂構造發(fā)育。隧洞埋深大,地質條件復雜,工程地質問題突出,本文著重分析和論述了對工程有重大影響的幾個關鍵地質問題,即高地應力與巖爆問題、高地溫與熱害問題、放射性問題、圍巖穩(wěn)定問題、隧洞施工涌(突)水、涌泥問題、軟巖變形問題等問題。

結合引漢濟渭工程隧洞線路長大、地質條件復雜等特點,研制輕便、可靠、靈活、自動的鉆孔壓水試驗裝置,該套裝置具有壓水管路損失不修正、測試數據自動化、試驗精度高等特點,能很好地揭示圍巖強、中、弱透水性的演化規(guī)律,為隧洞滲控方案設計提供了科學依據,具有顯著的現場實用價值和推廣應用價值。

以引漢濟渭秦嶺隧洞工程為研究對象,針對工程埋深大、地應力高和地質條件復雜的特點,進行高地應力條件下超長深埋隧洞巖爆的數值模擬預測研究。基于隧洞圍巖工程力學性質和原始地應力反演數據,通過數值模擬技術,運用離散元法軟件（3dec）,對研究區(qū)域的五個代表性埋深段進行隧洞開挖數值模擬,分析開挖后圍巖的二次應力、位移變化和破壞情況。選擇五種不同的巖爆判據對圍巖巖爆等級進行預測,并將綜合評判結果與實際巖爆發(fā)生情況對比。研究表明,基于離散元計算預測巖爆的方法是可行的,預測巖爆等級與實際巖爆發(fā)生情況基本吻合。

對引漢濟渭工程三河口水庫移民長效補償安置方式進行探討,結合淹沒及規(guī)劃批復的生產安置情況,通過社會效益及財務經濟角度進行比對分析,結果認為,三河口水庫移民安置施行長期補償安置具有較好的社會效益,但從財務經濟性角度分析,其運行過程中存在較大風險,需要建設單位、地方政府聯合制定完善的政策措施,避免發(fā)生系統(tǒng)風險。

2012年6月1日上午，陜西引漢濟渭工程秦嶺隧洞椒溪河等三項工程合同簽字儀式存西安建國飯店隆重舉行。陜西省引漢濟渭辦公室常務副主任蔣建軍，副主任杜小洲，主任助理雷雁斌、王壽茂，水電十五局副總經理張勝利及參建單位代表出席了簽字儀式。

tbm通風是隧道開挖時的生命保障線,可進行設備降溫、排污、為隧道作業(yè)人員提供新鮮氧氣等。引漢濟渭嶺北tbm第二階段施工全長(8920+3000)m,前期采用洞內采風方式,掘進至5000m時,tbm區(qū)域環(huán)境溫度為38℃,濕度為96%。為了應對后期高巖溫,大埋深施工區(qū)段,對通風系統(tǒng)進行了改造。以引漢濟渭嶺北tbm施工中通風系統(tǒng)改造為實例,研究探索tbm通風改造方法。經現場試驗證明,此方法具有低成本、高效率的特點,可為同類tbm施工提供有益借鑒。

針對三河口水庫土地資源稀缺、環(huán)境容量限制等制約因素導致的移民生產安置落實存在困難的問題,結合水庫淹沒損失、剩余可利用資源情況及所在區(qū)域的現實情況分析,提出三河口水庫區(qū)移民安置組合方式,其實施后三河口水庫移民的生產安置可以得到落實,對破解當前三河口水庫生產安置存在的困難具有一定的借鑒。

黨的十七大提出建設生態(tài)文明的重大戰(zhàn)略任務以來,生態(tài)環(huán)境建設得到了省委省政府的高度重視和社會各界的廣泛關注。水作為生態(tài)環(huán)境的控制性因素,水環(huán)境的治理和保護也已經成為水利工作必須要考慮的重大問題。尤其是在渭河的水環(huán)境建設上,在

引漢濟渭調水工程是緩解關中地區(qū)缺水,改善渭河生態(tài)的重要措施之一。黃金峽、三河口水庫群、泵站群的調水模式直接決定了工程總調水量和調水效益。以多年平均調水15億m~3為目標,設置"黃金峽水庫先調水三河口水庫補充調水"和"三河口水庫先調水黃金峽水庫補充調水"兩種調水模式。通過長序列計算,對比不同調水模式下總調水量、泵站耗能和電站發(fā)電量等各項評價指標。研究結果表明:在"黃金峽水庫先調水三河口水庫補充調水"的情況下,引漢濟渭工程可調水量15.55億m~3,梯級總發(fā)電量5.53億kw·h,梯級總耗電量4.91億kw·h,凈發(fā)電量為正值;在"三河口水庫先調水黃金峽水庫補充調水"的情況下,引漢濟渭工程可調水量14.45億m~3,梯級總發(fā)電量6.24億kw·h,梯級總耗電量10.86億kw·h,凈發(fā)電量為負值。研究結果對于引漢濟渭工程的調度具有重要參考價值。

以陜西省引漢濟渭工程為背景,以受水區(qū)缺水量最少、經濟效益最大和污水排放量最小為目標,建立了陜西省引漢濟渭受水區(qū)水資源優(yōu)化配置模型,通過粒子群優(yōu)化算法對模型進行了求解,得到了受水區(qū)各主要城市及其各用水部門的分配水量,解決了受水區(qū)多目標多水源復雜水資源優(yōu)化配置問題。通過求解模型可以看出陜西省內各主要城市生活需水基本得以解決;工業(yè)需水和生態(tài)需水得到很大緩解。

引漢濟渭二期南干線3#隧洞穿越黃土臺塬區(qū)，圍巖巖性為黃土狀土夾古土壤，地下水位高于洞頂，圍巖穩(wěn)定性差，自穩(wěn)時間短，施工難度較大，因此該段隧洞施工方法選擇十分重要。通過對常規(guī)法和盾構法兩種施工方案進行比較分析，提出采用盾構法施工較安全、快速、經濟。

引漢濟渭工程秦嶺隧洞穿越秦嶺嶺脊,延伸長,埋深大,地質條件十分復雜。施工中將遇到各種各樣的工程地質問題。文章詳細闡述了秦嶺隧洞高地應力條件下堅硬巖石發(fā)生巖爆的可能、高地溫及熱害、放射性及有害氣體、圍巖失穩(wěn)、突水涌泥、軟巖變形等一系列問題,并進行了分析研究,可供其它隧洞工程參考和借鑒。

引漢濟渭工程目前正在實施的秦嶺輸水隧洞(越嶺段)全長81.8km,最大埋深達2012m。其施工安全、施工質量是工程建設管控的首要問題。從安全質量管理體系、管理亮點以及工程安全質量現狀等方面闡述通過全過程的控制,處于受控狀態(tài)的工程安全質量管理的實踐。

引漢濟渭秦嶺隧洞最大埋深約2000m,根據資料分析,秦嶺隧洞地應力高、埋深大具備發(fā)生巖爆的條件。本文擬對引漢濟渭秦嶺隧洞越嶺段嶺南tbm施工段(k27+643.006~k46+360.000)18.717km地段圍巖巖爆機理進行分析、研究,提出tbm法施工通過巖爆地段的施工預防措施。

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聯合施工的三個施工方案研究,從施工難度,施工的通風、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聯合施工方案。

陜西省關中地區(qū)嚴重缺水的狀況不容忽視,經多方論證,實施省內調水工程是緩解關中地區(qū)水資源供需矛盾的唯一出路。環(huán)境保護已經成為社會關注的焦點,省內實施引漢濟渭工程必然會對周邊的環(huán)境有所影響。本文就省內\"引漢濟渭\"工程對環(huán)境以及生態(tài)的影響做了分析,進一步闡述了在可持續(xù)發(fā)展的前提下該工程實施的必要性。

本文通過對大黃公路右側良心溝滑坡地質條件的總結,確定了滑坡的邊界條件,并采用定性分析和定量計算的方法,對滑坡的穩(wěn)定問題進行了研究,提出了切實可行的工程處理措施。

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

北疆供水二期工程中的西二、喀—雙、雙—三隧洞總長516.19km,設計采用18臺tbm分段掘進,其中喀—雙隧洞單洞長283.27km,是目前世界在建最長的輸水隧洞。深埋、超特長、tbm集群施工是該隧洞工程建設的顯著特點,結合區(qū)域地質構造特征、工程地質條件和大量地質勘探成果,分析了存在的主要工程地質問題,提出了tbm結合鉆爆法聯合分段掘進的施工組織方案。并圍繞深埋隧洞施工支洞及tbm進入通道型式的選擇布局、超特長隧洞分段施工及tbm掘進方案優(yōu)化設計、tbm集群施工及配套系統(tǒng)高效運行管理、地質災害預測預報及風險防范控制、軟巖變形控制及斷裂破碎帶安全掘進等工程建設中的重點、難點及關鍵技術問題,開展了分析討論?？晒﹖bm設計制造和長隧洞工程建設借鑒參考。