南水北调中线工程穿黄方案研究

南水北调中线一期穿黄工程盾构选型(一)1、前言南水北调中线工程属特大型跨流域调水工程，从长江支流汉江上的丹江口水库引水，跨江、淮、黄、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。

主体工程由水源区工程和输水工程两大部分组成，输水工程包括总干渠、天津干渠工程以及穿黄河工程。

穿黄工程是南水北调中线总干渠与黄河的交叉建筑物，是总干渠上规模最大、技术最复杂并控制工期的关键性工程，一期设计输水流量265m3/s、加大设计流量320m3/s.为确保穿黄工程万无一失，水利部指派黄河水利委员会勘测规划设计研究院和长江水利委员会长江勘测规划设计研究院两大全国最权威的水利部门分别独立设计渡槽、隧洞两个方案。

隧洞方案与渡槽方案相比，可免受温度、冰冻、大风、意外灾害等不利因素影响，耐久性好，检修维护相对简单；采用渡槽方案则增加了世界治水史上最为宏伟的人文景观，而且还可以成为具有较高开发价值的旅游资源。

从技术上看，无论是渡槽还是隧洞方案都是可行的，并且工程造价相当。

经过水利部及国家计委组织的专家多次审查，考虑到隧洞方案可避免与黄河河势、黄河规划的矛盾，且盾构法施工技术国内外都有成功经验，因此最终选择了隧洞方案。

2、工程概况穿黄工程位于河南省郑州市上游约30km处，线路总长19.30km，南起荥阳市李村村西，北至河南焦作市温县陈沟村西。

主体工程由南北岸渠道、南岸退水洞、进口建筑物、穿黄隧洞、出口建筑物、北岸防护堤、北岸新老蟒河交叉工程以及孤柏嘴控导工程等组成。

穿黄隧洞总长4250m，包括过河隧洞段和邙山隧洞段，双洞布置，隧洞轴线间距为28m，两洞各采用一台盾构自北向南推进。

穿黄隧洞最大埋深35m，最小埋深23m；最高水压为0.45MPa；最小曲线半径为800m；过河隧洞段坡度为1‰和2‰，邙山隧洞段坡度为49.107‰；穿黄隧洞为圆断面，内径？7.0m，外径8.7m，隧洞外层为7等分装配式普通钢筋混凝土管片结构，管片内径为7.9m，外径为8.7m，管片宽度1.6m；内层为现浇预应力钢筋混凝土整体结构，厚45cm，标准分段长度为9.6m，隧洞内衬在与北岸和南岸施工竖井衔接的洞段以及地层变化洞段将局部加密；内外层衬砌由弹性防、排水垫层相隔。

南水北调中线一期穿黄工程摘要：南水北调中线一期穿黄Ⅲ新蟒河倒虹吸工程基坑底部高程约为88.18m～88.82m，两岸地面高程101.8～102.8m，地下水静水位97.39m，埋深4.77m～5.47m。

基坑内约有6.7万m3位于地下水位线以下，必须进行基坑降水才能挖除。

为了解决新蟒河倒虹吸基坑降水问题，根据新蟒河地层结构与水文地质条件，采用了管井降水法，此种施工方法可为处理同类工程的基坑降水上提供借鉴。

关键词：渗透系数；地下水；降水井；孔隙潜水；过滤料1.工程概述1.1工程概况新蟒河倒虹吸工程位于穿黄工程北岸（桩号11+470.00~12+117.00），由进口连接段、进口闸室段、倒虹吸管身段、出口闸室段和出口连接段组成，共计647m。

其中倒虹吸管身段长437m（23节、每节19m）；进口、出口闸室段分别长15m；进口连接段长80m、出口连接段长100m。

受新蟒河地面径流的限制，新蟒河倒虹吸工程分为两期进行施工，其中一期工程主要包括80m长的进口连接段、15m 长的进口闸室及门库和228m倒虹吸管。

根据现场地形布置，须开挖一个下口宽18.8m、上口宽75.6m（平均），下口长325m、上口长354.4m，周边坡度为1：2的大型土方基坑，基坑开挖深度约为14.2m，估算土方开挖16万m3，基坑土方回填12万m3，地下水位线处于地面以下5m左右，基坑内约有6.7万m3土方处于地下水位线以下，须先进行降水才能开挖。

施工区段地面上无耕地和建筑物等，地下及邻近地区均无地下管道设施。

新蟒河底部高程约为100.71m，两岸地面高程101.8～102.8m，从施工开挖设计图可知新蟒河倒虹吸的基底高程是88.18m～88.82m。

1.2地层结构根据南水北调中线一期穿黄工程初步设计报告、工程地质勘察报告及招标设计报告的成果，新蟒河倒虹吸基坑开挖范围内的地层岩性主要为第四系全新统冲洪积层，按地层岩性从上至下可分为壤土（砂壤土）、粉砂、细砂、中砂及粘土夹层。

穿黄河隧洞泥水盾构施工技术研究提要：南水北调中线工程穿黄河输水隧洞具有断面大、地层条件差、一次推进距离长等特点。

经多方案比选论证，举荐采纳泥水加压式盾构施工。

开挖面稳固通过采纳自动操纵系统动态调整泥浆性能和输送等各项指标、并加强施工监测来实现；壁后注浆采纳双液同步注浆技术；进出洞段加固采纳高喷和化学注浆技术。

关键词：穿黄河隧洞泥水盾构注浆技术南水北调中线Abstract：In the middle route of S-to-N Water Transfer Project，the cross-Yellow-River tunnel took on the characteristics of great transect，poor stratum condition and long tunnelling distance.Slurry shield machine was recommended from some schemes.In order to keep the stabilization of working face，auto-control system was used to adjust the performance of slurry，and corresponding monitoring was necessary during constructing. The technology of grouting synchronously with two kinds of liquid was applied in backfill grouting. The technologies of jet grouting and chemical material grouting were applied in reinforcing the inlet and exit of the tunnel.Keyword s： the cross-Yellow-River tunnel, slurry shield machine, technology of grouting, the middle route of S-to-N Water Transfer Project.1 穿黄隧洞概况南水北调中线穿黄工程包括穿黄隧洞、邙山隧洞及其进出口建筑物、退水建筑物、衔接渠道等，全长19.3km，为大(1)型工程，前期设计加大流量320m3/s，地震设计差不多烈度为7度。

南水北调中线穿黄工程穿黄隧洞内衬边顶拱施工技术总结与启示摘要：南水北调中线穿黄工程穿黄隧洞内衬边顶拱正在紧张有序的施工之中，它所解决的各种施工技术难题对陕西省正在实施的引汉济渭工程具有十分重要的借鉴意义，引汉济渭工程工程号称“陕西省的南水北调工程”，它的建设可缓解关中地区严重缺水制约经济发展的瓶颈问题，因此类比研究南水北调中线下穿黄河隧洞的施工技术，具有重要的现实意义和指导意义。

关键词：南水北调穿黄隧道施工技术总结一、工程概况穿黄隧洞位于河南省郑州市以西30km处孤柏山弯横穿黄河。

穿黄隧洞由由南、北岸竖井、过河隧洞和邙山隧洞组成。

穿黄隧洞全场4250m。

北岸竖井井深50.5m，过河隧洞长3450m，南岸竖井井深39.5m，邙山隧洞水平投影长800m。

穿黄隧洞为全圆断面，内径7.0m，外径8.7m。

隧洞衬砌由内外两层组成，内、外衬之间设排水垫层。

外衬采用先进的泥水加压盾构掘进，7块钢筋混凝土预制管片错缝拼装，采用C50高强防水钢筋混凝土，管片厚40cm，环宽1.6m；内衬采用现浇法施工（二次衬砌），为后张法预应力钢筋混凝土整体结构，采用C40W12F200预应力混凝土，厚45cm，标准分段长度为9.6m。

预应力锚索间距为45cm，每束由12根预应力钢绞线集束而成。

底部为便于运行期检修车辆通行，底部设3.1m宽平台。

隧洞内衬共分为454段进行浇筑。

二、工程难点南水北调穿黄隧洞内衬边顶拱工程2011年2月具备施工条件，但考虑内衬边顶拱为薄壁砼结构且有排水垫层、21条波纹管、21个预留槽模板等内部构件，降低了砼的流动性，进行了多达8次的地面、地下模型试验，修改C40砼级配为一级配，灌注砼采用顶冲法（考虑能较好排气），但砼浇筑均未完全成功，各种质量问题仍然存在。

经行业专家及企业内部经验汇总，放弃传统钢模台车以附着式振动器振动为主的施工工艺，改用以“插入式振捣器振捣为主，附着式为辅”的施工工艺，对原有钢模台车进行改装窗口设计，最终获得成功。

南水北调中线穿黄工程北岸竖井弯管段施工技术摘要：竖井弯管段为大断面、深竖井s型引水流道，布置于原施工竖井内，受空间限制等原因，施工难度大。

通过优化模板施工工艺、精确计算承重脚手架搭设间排距等措施，很好的解决了上、下弯段模板制作及安装难题，为类似工程施工提供可借鉴经验。

关建词：穿黄工程;S型弯管段;施工技术一、概况南水北调中线穿黄工程位于河南省郑州市黄河上游约30km处，是南水北调中线的标志性、控制性工程，其任务是将中线调水从黄河南岸输送到黄河北岸之后向黄河以北地区供水。

北岸竖井弯管段位于黄河北岸滩地，连接穿黄隧洞和北岸出口建筑物。

南来的长江水从黄河南岸进入隧洞，在黄河下通过隧洞输送至黄河北岸的竖井弯管段，再由弯管段输送至出口建筑物后一路北上。

北岸竖井弯管段是将穿黄隧洞盾构开挖始发井的北岸竖井进行改造，在原竖井圆形柱状空间内二次浇筑形成S型永久过水流道，过水流道与竖井间空腔布置有旋转楼梯、隧洞进人孔，竖井顶部设置有设备检测房。

竖井弯管段底部高程EL61.5m、顶部高程EL108.35m，高差46.85m，由上弯段、竖直段、下弯段三部分组成；过流断面为圆形，直径7m。

上、下弯段轴线转弯半径为8.1m，竖直段长度20.3m。

竖井弯管段为大断面、深竖井s型引水流道，布置于原施工竖井内，受空间限制等原因，施工难度大，尤其是上下弯段承重模板制作安装及承重脚手架的搭设。

北岸竖井体型图二、施工总体方案采取“自下而上、分层浇筑”的方法施工，即从下弯管段开始，逐层往上。

内侧流道上、下弯管段属异形结构采用木模板，直线段采用定型钢模板；外侧模板采用组合钢模板。

内、外侧模板均通过搭设满堂红钢管架利用进行原施工竖井内壁进行加固。

钢筋、止水等材料采用40Ｔ龙门吊吊运，混凝土泵送或利用竖井井壁溜筒（配合缓冲器）下料。

三、施工方法1.施工工序基础面清理→测量放样→钢筋安装→止水及预埋件安装→模板安装→测量校模→工作面冲洗、清理→检查、验收→混凝土生产→混凝土运输、入仓→混凝土浇筑→拆模、养护→混凝土缺陷处理。