引漢濟(jì)渭工程黃三段深埋長(zhǎng)輸水隧洞排水方案研究

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

引漢濟(jì)渭工程秦嶺隧洞全長(zhǎng)98．3km，隧洞最大埋深2012m。結(jié)合工程特點(diǎn)，選擇了施工用電、通風(fēng)、用水以及會(huì)車(chē)洞等輔助施工措施；提出以開(kāi)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(zhì)條件下的快速施工技術(shù)；針對(duì)隧洞污水提出專門(mén)的處理方法。通過(guò)輔助工法的比選以及快速施工方法，可在取得良好的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)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(jì)分析引漢濟(jì)渭工程嶺北隧洞連續(xù)掘進(jìn)2100m的圍巖特征和掘進(jìn)記錄,確定了導(dǎo)致tbm非正常停機(jī)的底事件,建立了tbm非正常停機(jī)故障樹(shù)模型,結(jié)果表明出渣系統(tǒng)故障、支護(hù)設(shè)備故障、刀盤(pán)刀具故障和電氣故障是導(dǎo)致tbm利用率不高的主要因素。通過(guò)tbm利用率及主要故障與場(chǎng)切深指數(shù)（fieldpenetrationindex,fpi）相關(guān)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(guān)性,出渣系統(tǒng)故障、支護(hù)設(shè)備故障、刀盤(pán)刀具故障與fpi有較強(qiáng)的相關(guān)性。分析主要故障發(fā)生原因,從設(shè)備管理和現(xiàn)場(chǎng)施工管理2個(gè)方面提出tbm利用率提高措施。

引漢濟(jì)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(dòng)頻繁,褶皺形態(tài)復(fù)雜,斷裂構(gòu)造發(fā)育。隧洞埋深大,地質(zhì)條件復(fù)雜,工程地質(zhì)問(wèn)題突出,本文著重分析和論述了對(duì)工程有重大影響的幾個(gè)關(guān)鍵地質(zhì)問(wèn)題,即高地應(yīng)力與巖爆問(wèn)題、高地溫與熱害問(wèn)題、放射性問(wèn)題、圍巖穩(wěn)定問(wèn)題、隧洞施工涌(突)水、涌泥問(wèn)題、軟巖變形問(wèn)題等問(wèn)題。

結(jié)合引漢濟(jì)渭工程隧洞線路長(zhǎng)大、地質(zhì)條件復(fù)雜等特點(diǎn),研制輕便、可靠、靈活、自動(dòng)的鉆孔壓水試驗(yàn)裝置,該套裝置具有壓水管路損失不修正、測(cè)試數(shù)據(jù)自動(dòng)化、試驗(yàn)精度高等特點(diǎn),能很好地揭示圍巖強(qiáng)、中、弱透水性的演化規(guī)律,為隧洞滲控方案設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù),具有顯著的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用價(jià)值和推廣應(yīng)用價(jià)值。

以引漢濟(jì)渭秦嶺隧洞工程為研究對(duì)象,針對(duì)工程埋深大、地應(yīng)力高和地質(zhì)條件復(fù)雜的特點(diǎn),進(jìn)行高地應(yīng)力條件下超長(zhǎng)深埋隧洞巖爆的數(shù)值模擬預(yù)測(cè)研究。基于隧洞圍巖工程力學(xué)性質(zhì)和原始地應(yīng)力反演數(shù)據(jù),通過(guò)數(shù)值模擬技術(shù),運(yùn)用離散元法軟件（3dec）,對(duì)研究區(qū)域的五個(gè)代表性埋深段進(jìn)行隧洞開(kāi)挖數(shù)值模擬,分析開(kāi)挖后圍巖的二次應(yīng)力、位移變化和破壞情況。選擇五種不同的巖爆判據(jù)對(duì)圍巖巖爆等級(jí)進(jìn)行預(yù)測(cè),并將綜合評(píng)判結(jié)果與實(shí)際巖爆發(fā)生情況對(duì)比。研究表明,基于離散元計(jì)算預(yù)測(cè)巖爆的方法是可行的,預(yù)測(cè)巖爆等級(jí)與實(shí)際巖爆發(fā)生情況基本吻合。

對(duì)引漢濟(jì)渭工程三河口水庫(kù)移民長(zhǎng)效補(bǔ)償安置方式進(jìn)行探討,結(jié)合淹沒(méi)及規(guī)劃批復(fù)的生產(chǎn)安置情況,通過(guò)社會(huì)效益及財(cái)務(wù)經(jīng)濟(jì)角度進(jìn)行比對(duì)分析,結(jié)果認(rèn)為,三河口水庫(kù)移民安置施行長(zhǎng)期補(bǔ)償安置具有較好的社會(huì)效益,但從財(cái)務(wù)經(jīng)濟(jì)性角度分析,其運(yùn)行過(guò)程中存在較大風(fēng)險(xiǎn),需要建設(shè)單位、地方政府聯(lián)合制定完善的政策措施,避免發(fā)生系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)。

2012年6月1日上午，陜西引漢濟(jì)渭工程秦嶺隧洞椒溪河等三項(xiàng)工程合同簽字儀式存西安建國(guó)飯店隆重舉行。陜西省引漢濟(jì)渭辦公室常務(wù)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(jīng)理張勝利及參建單位代表出席了簽字儀式。

tbm通風(fēng)是隧道開(kāi)挖時(shí)的生命保障線,可進(jìn)行設(shè)備降溫、排污、為隧道作業(yè)人員提供新鮮氧氣等。引漢濟(jì)渭嶺北tbm第二階段施工全長(zhǎng)(8920+3000)m,前期采用洞內(nèi)采風(fēng)方式,掘進(jìn)至5000m時(shí),tbm區(qū)域環(huán)境溫度為38℃,濕度為96%。為了應(yīng)對(duì)后期高巖溫,大埋深施工區(qū)段,對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了改造。以引漢濟(jì)渭嶺北tbm施工中通風(fēng)系統(tǒng)改造為實(shí)例,研究探索tbm通風(fēng)改造方法。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明,此方法具有低成本、高效率的特點(diǎn),可為同類(lèi)tbm施工提供有益借鑒。

針對(duì)三河口水庫(kù)土地資源稀缺、環(huán)境容量限制等制約因素導(dǎo)致的移民生產(chǎn)安置落實(shí)存在困難的問(wèn)題,結(jié)合水庫(kù)淹沒(méi)損失、剩余可利用資源情況及所在區(qū)域的現(xiàn)實(shí)情況分析,提出三河口水庫(kù)區(qū)移民安置組合方式,其實(shí)施后三河口水庫(kù)移民的生產(chǎn)安置可以得到落實(shí),對(duì)破解當(dāng)前三河口水庫(kù)生產(chǎn)安置存在的困難具有一定的借鑒。

黨的十七大提出建設(shè)生態(tài)文明的重大戰(zhàn)略任務(wù)以來(lái),生態(tài)環(huán)境建設(shè)得到了省委省政府的高度重視和社會(huì)各界的廣泛關(guān)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(hù)也已經(jīng)成為水利工作必須要考慮的重大問(wèn)題。尤其是在渭河的水環(huán)境建設(shè)上,在

引漢濟(jì)渭調(diào)水工程是緩解關(guān)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(kù)群、泵站群的調(diào)水模式直接決定了工程總調(diào)水量和調(diào)水效益。以多年平均調(diào)水15億m~3為目標(biāo),設(shè)置"黃金峽水庫(kù)先調(diào)水三河口水庫(kù)補(bǔ)充調(diào)水"和"三河口水庫(kù)先調(diào)水黃金峽水庫(kù)補(bǔ)充調(diào)水"兩種調(diào)水模式。通過(guò)長(zhǎng)序列計(jì)算,對(duì)比不同調(diào)水模式下總調(diào)水量、泵站耗能和電站發(fā)電量等各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。研究結(jié)果表明:在"黃金峽水庫(kù)先調(diào)水三河口水庫(kù)補(bǔ)充調(diào)水"的情況下,引漢濟(jì)渭工程可調(diào)水量15.55億m~3,梯級(jí)總發(fā)電量5.53億kw·h,梯級(jí)總耗電量4.91億kw·h,凈發(fā)電量為正值;在"三河口水庫(kù)先調(diào)水黃金峽水庫(kù)補(bǔ)充調(diào)水"的情況下,引漢濟(jì)渭工程可調(diào)水量14.45億m~3,梯級(jí)總發(fā)電量6.24億kw·h,梯級(jí)總耗電量10.86億kw·h,凈發(fā)電量為負(fù)值。研究結(jié)果對(duì)于引漢濟(jì)渭工程的調(diào)度具有重要參考價(jià)值。

以陜西省引漢濟(jì)渭工程為背景,以受水區(qū)缺水量最少、經(jīng)濟(jì)效益最大和污水排放量最小為目標(biāo),建立了陜西省引漢濟(jì)渭受水區(qū)水資源優(yōu)化配置模型,通過(guò)粒子群優(yōu)化算法對(duì)模型進(jìn)行了求解,得到了受水區(qū)各主要城市及其各用水部門(mén)的分配水量,解決了受水區(qū)多目標(biāo)多水源復(fù)雜水資源優(yōu)化配置問(wèn)題。通過(guò)求解模型可以看出陜西省內(nèi)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(jì)渭二期南干線3#隧洞穿越黃土臺(tái)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(shí)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(guò)對(duì)常規(guī)法和盾構(gòu)法兩種施工方案進(jìn)行比較分析，提出采用盾構(gòu)法施工較安全、快速、經(jīng)濟(jì)。

引漢濟(jì)渭工程秦嶺隧洞穿越秦嶺嶺脊,延伸長(zhǎng),埋深大,地質(zhì)條件十分復(fù)雜。施工中將遇到各種各樣的工程地質(zhì)問(wèn)題。文章詳細(xì)闡述了秦嶺隧洞高地應(yīng)力條件下堅(jiān)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(wèn)題,并進(jìn)行了分析研究,可供其它隧洞工程參考和借鑒。

引漢濟(jì)渭工程目前正在實(shí)施的秦嶺輸水隧洞(越嶺段)全長(zhǎng)81.8km,最大埋深達(dá)2012m。其施工安全、施工質(zhì)量是工程建設(shè)管控的首要問(wèn)題。從安全質(zhì)量管理體系、管理亮點(diǎn)以及工程安全質(zhì)量現(xiàn)狀等方面闡述通過(guò)全過(guò)程的控制,處于受控狀態(tài)的工程安全質(zhì)量管理的實(shí)踐。

引漢濟(jì)渭秦嶺隧洞最大埋深約2000m,根據(jù)資料分析,秦嶺隧洞地應(yīng)力高、埋深大具備發(fā)生巖爆的條件。本文擬對(duì)引漢濟(jì)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(jī)理進(jìn)行分析、研究,提出tbm法施工通過(guò)巖爆地段的施工預(yù)防措施。

本文通過(guò)對(duì)引紅濟(jì)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(gè)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。

陜西省關(guān)中地區(qū)嚴(yán)重缺水的狀況不容忽視,經(jīng)多方論證,實(shí)施省內(nèi)調(diào)水工程是緩解關(guān)中地區(qū)水資源供需矛盾的唯一出路。環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn),省內(nèi)實(shí)施引漢濟(jì)渭工程必然會(huì)對(duì)周邊的環(huán)境有所影響。本文就省內(nèi)\"引漢濟(jì)渭\"工程對(duì)環(huán)境以及生態(tài)的影響做了分析,進(jìn)一步闡述了在可持續(xù)發(fā)展的前提下該工程實(shí)施的必要性。

本文通過(guò)對(duì)大黃公路右側(cè)良心溝滑坡地質(zhì)條件的總結(jié),確定了滑坡的邊界條件,并采用定性分析和定量計(jì)算的方法,對(duì)滑坡的穩(wěn)定問(wèn)題進(jìn)行了研究,提出了切實(shí)可行的工程處理措施。

引紅濟(jì)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(jì)石調(diào)水工程長(zhǎng)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(guò)對(duì)通風(fēng)量和風(fēng)壓的理論計(jì)算，并結(jié)合對(duì)已成工程調(diào)研成果，提出了鉆爆法獨(dú)頭3km和tbm法獨(dú)頭7km...

北疆供水二期工程中的西二、喀—雙、雙—三隧洞總長(zhǎng)516.19km,設(shè)計(jì)采用18臺(tái)tbm分段掘進(jìn),其中喀—雙隧洞單洞長(zhǎng)283.27km,是目前世界在建最長(zhǎng)的輸水隧洞。深埋、超特長(zhǎng)、tbm集群施工是該隧洞工程建設(shè)的顯著特點(diǎn),結(jié)合區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特征、工程地質(zhì)條件和大量地質(zhì)勘探成果,分析了存在的主要工程地質(zhì)問(wèn)題,提出了tbm結(jié)合鉆爆法聯(lián)合分段掘進(jìn)的施工組織方案。并圍繞深埋隧洞施工支洞及tbm進(jìn)入通道型式的選擇布局、超特長(zhǎng)隧洞分段施工及tbm掘進(jìn)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)、tbm集群施工及配套系統(tǒng)高效運(yùn)行管理、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及風(fēng)險(xiǎn)防范控制、軟巖變形控制及斷裂破碎帶安全掘進(jìn)等工程建設(shè)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題,開(kāi)展了分析討論。可供tbm設(shè)計(jì)制造和長(zhǎng)隧洞工程建設(shè)借鑒參考。