南水北調中線一期穿黃工程盾構選型

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1、南水北調中線一期穿黃工程盾構選型　　南水北調中線工程屬特大型跨流域調水工程，從長江支流漢江上的丹江口水庫引水，跨江、淮、黃、海四大流域，主要向唐白河流域、淮河中上游和海河流域的湖北、河南、河北、北京及天津供水。主體工程由水源區(qū)工程和輸水工程兩大部分組成，輸水工程包括總干渠、天津干渠工程以及穿黃河工程?！　〈S工程是南水北調中線總干渠與黃河的交叉建筑物，是總干渠上規(guī)模最大、技術最復雜并控制工期的關鍵性工程，一期設計輸水流量265m3/s、加大設計流量320m3/s.為確保穿黃工程萬無一失，水利部指派黃河水利委員會勘測規(guī)劃設計研究院和長江

2、水利委員會長江勘測規(guī)劃設計研究院兩大全國最權威的水利部門分別獨立設計渡槽、隧洞兩個方案?！　∷矶捶桨概c渡槽方案相比，可免受溫度、冰凍、大風、意外災害等不利因素影響，耐久性好，檢修維護相對簡單；采用渡槽方案則增加了世界治水史上最為宏偉的人文景觀，而且還可以成為具有較高開發(fā)價值的旅游資源。從技術上看，無論是渡槽還是隧洞方案都是可行的，并且工程造價相當。經過水利部及國家計委組織的專家多次審查，考慮到隧洞方案可避免與黃河河勢、黃河規(guī)劃的矛盾，且盾構法施工技術國內外都有成功經驗，因此最終選擇了隧洞方案?！　〈S工程位于河南省鄭州市上游約30km

3、處，線路總長，南起滎陽市李村村西，北至河南焦作市溫縣陳溝村西。主體工程由南北岸渠道、南岸退水洞、進口建筑物、穿黃隧洞、出口建筑物、北岸防護堤、北岸新老蟒河交叉工程以及孤柏嘴控導工程等組成?！　〈S隧洞總長4250m，包括過河隧洞段和邙山隧洞段，雙洞布置，隧洞軸線間距為28m，兩洞各采用一臺盾構自北向南推進。穿黃隧洞最大埋深35m，最小埋深23m；最高水壓為；最小曲線半徑為800m；過河隧洞段坡度為1‰和2‰，邙山隧洞段坡度為‰；穿黃隧洞為圓斷面，內徑？，外徑，隧洞外層為7等分裝配式普通鋼筋混凝土管片結構，管片內徑為，外徑為，管片寬度；

4、內層為現澆預應力鋼筋混凝土整體結構，厚45cm，標準分段長度為，隧洞內襯在與北岸和南岸施工豎井銜接的洞段以及地層變化洞段將局部加密；內外層襯砌由彈性防、排水墊層相隔?！　∵^河隧洞樁號5＋～9+，全長3450m.北岸始發(fā)豎井中心高程67m，樁號9＋；南岸到達豎井中心高程，樁號5＋過河隧洞穿越的主要地層為Q2粉質壤土、Q41砂層和砂礫石層。根據隧洞圍土的組成可劃分為三種類型：　　1）單一粘土結構隧洞圍土為Q2粉質壤土層，分布在樁號5+658～6+033和7+109～7+919，總長1185m.　　2）上砂下土結構隧洞圍土上部為Q41砂層，

5、下部為Q2粉質壤土層，分布在樁號6+033～7+109和7+919～8+233，總長1390m.　　3）單一砂土結構隧洞圍土主要為Q41中砂層，局部為粗砂層，砂層中零星分布砂礫石透鏡體，該類結構分布在樁號8+233以北，長875m.　　過河隧洞開挖范圍內，礫卵石粒徑2～10cm；Q2粉質壤土中夾有鈣質結核層；Q41砂層中石英顆粒含量較高，達40％～70％，且分布有泥礫層和砂礫石透鏡體，局部有淤泥質粉質壤土透鏡體；在樁號8+670～8+940之間，隧洞底板分布有Q3粉質粘土，應考慮其變形特性。根據目前地質勘察資料，不排除在隧洞掘進過程中

6、偶遇粒徑大于15cm的塊石、枯樹及上第三系粘土巖、砂巖、粉砂巖和砂質粘土巖的可能性。上第三系的粘土巖、砂巖、粉砂巖和砂質粘土巖成巖作用差。粘土巖強度較Q2粘土略高，抗壓強度為MPa；砂巖一般為泥質膠結，強度低，抗壓強度為局部分布有薄層鈣質膠結的砂巖，呈堅硬狀，強度較高，抗壓強度為　　邙山隧洞段樁號5+～4＋，長800m.樁號4＋～5＋090隧洞段為黃土狀壤土；樁號5＋090～5＋段為粉質壤土，中間夾3層古土壤層；樁號5＋～5＋段為粉質壤土，中間夾4層古土壤層，其下多富積鈣質結核或鈣質結核層。粉質壤土滲透系數k＝1×10－5cm/s，黃

7、土滲透系數為1×10－5～1×10－4cm/s.黃土狀粉質壤土滲透系數k＝×10－5～×10－4cm/s.過河隧洞段穿越的飽和含水砂層，其滲透系數k＝10-3～10-2cm/s.　　盾構類型與地層的關系　　盾構選型應從安全性、可靠性、經濟性等方面綜合考慮，所選擇的機型要能盡量減少輔助施工法并確保施工安全可靠。不同類型的盾構適應的地質范圍不同，盾構選型的主要依據是土質條件、巖性，要確保所選擇的盾構能適應地質條件，保持開挖面穩(wěn)定。　　土壓平衡盾構是依靠推進油缸的推力給土倉內的開挖土碴加壓，使土壓作用于開挖面使其穩(wěn)定，主要適用于粉土、粉質粘

8、土、淤泥質粉土和粉砂層等粘稠土壤的施工。在粘性土層中掘進時，由刀盤切削下來的土體進入土倉后由螺旋機輸出，在螺旋機內形成壓力梯降，保持土倉壓力穩(wěn)定，使開挖面土層處于穩(wěn)定。盾構向前推進的同時螺旋機排土，使排土量等于開挖量，即