北京市南水北调工程配套工程东干渠输水隧洞设计方案研究

东干渠工程是北京市南水北调工程供水环路的重要组成部分,输水隧洞全长44.7 km,内径4.6 m。由于输水线路长、埋深大、内水压力高、风险源多,设计工作面临众多难点,设计采用结构力学、二维和三维有限元等计算方法,取得结构应力分布云图,确定控制工况及应力最大区域,模拟特殊工况下的结构破坏形式,充分确保结构安全可靠。通过将HDPE高密度聚乙烯自粘胶膜防水卷材应用到多层防水设计中,解决了双层衬砌容易发生层间窜水的难题,为达到一、二衬联合受力效果提供了条件。采用地下连续墙围护结构及玻璃纤维筋作为洞门结构配筋,避免了大面积施工降水对环境的影响,提高了盾构进出洞的施工效率。面对众多地铁、铁路、桥梁等风险源,引入了科学的风险管理机制,采取有针对性的风险分级,进行了全面的检测、评估、论证,确保了工程建设顺利完成。

东干渠工程施工期间来广营地区地面沉降研究

作为北京市南水北调配套工程的重要组成部分,东干渠工程穿越了城区北部来广营和东部王四营两个区域地面沉降中心区域。通过收集和整理东干渠工程施工期间来广营地区地面沉降监测资料,研究东干渠隧洞施工期间该地区地面沉降的时空响应规律,进而对地下隧洞工程的地面沉降监测范围、监测时机、控制指标等进行分析。结果表明:在隧洞施工期间,来广营地区地面沉降的空间响应范围在顺洞轴线方向为监测断面后方-50 m至前方+1 400 m,垂直洞轴线方向的最大影响范围为1.0倍隧洞埋深范围。地面沉降的最大沉降速率和累积沉降量均小于该工程设计控制指标。隧洞一、二衬施作期间洞顶地面变形表现为隆起与沉降交替变化的过程。研究成果不仅为同类工程积累了经验,也为北京平原区地面沉降易发区域隧洞工程施工期间沉降控制标准的适宜性提供了例证。

盾构输水隧洞预应力钢筋混凝土衬砌结构设计研究

随着埋深不断增加,输水隧洞由埋深产生的内水压力相应增大,普通钢筋混凝土衬砌结构已不能满足承载要求。为此,对北京市南水北调中线配套工程东干渠工程的隧洞预应力衬砌结构设计进行了探讨研究。结果表明,利用现有成熟技术采用压浆式预应力复合衬砌可以满足该结构的适用性和耐久性要求。

深基坑全封闭防水技术

深基坑全封闭防水设计,采用钢筋混凝土地下连续墙、止水型钢、高压止水旋喷桩及空心和实心桩相结合的基坑封底措施,适用于地下水丰富且基坑降水困难或降水对周边建筑物安全存在较大影响的非降水深基坑开挖。本文结合北京市南水北调配套工程东干渠工程,详细介绍了全封闭防水设计的特点及技术方案,可供类似工程参考。

洛惠渠灌区东干渠流泥病害治理

通过东干渠流泥病害对灌区的危害，形成原因的分析，提出了针对不同地下水位采用不同的治理措施。

南水北调北京市东干渠地质水文循环规律研究

南水北调北京市东干渠地下水循环动态类型分为渗入、蒸发、径流型和渗入、径流型两种,两者均接纳大气降水入渗、侧向径流补给。排水方式主要为地下水侧向径流和越流,总体流向自西北向东南。区内基岩裂隙水和松散类孔隙水的分布受构造的控制。应研究地下水循环规律,以减少地质变化对管线的危害。

南水北调东干渠工程垃圾填埋场土壤有害、危险气体环境特征分析

针对北京市南水北调东干渠工程凉水河段垃圾填埋场浅层及深层土壤的有害、危险气体浓度分布特征进行研究,分析结果表明:垃圾填埋场土壤环境中O2浓度均偏低,CO2浓度、CH4浓度检出超标范围较大,土壤环境属还原环境;VOCs浓度较高主要与微生物分解土壤环境中有机物等行为有关。在施工过程中可能因为隧道开挖而导致有害、危险气体富集进而导致有害、危险气体浓度过高现象,施工中务必做好通风等防护工作。土壤有害、危险气体环境分析为工程设计、施工等提供安全咨询工作。

北京市南水北调东干渠工程阀井安全系统设计

北京市南水北调东干渠工程阀井内积水严重,且存在管道偏移风险,施工安全管理面临很大挑战。以4号排空阀井为试点,构建包括环境监测、环境改善、视频监测、身份识别、位移监测和数据应用六大功能的阀井安全系统。环境监测系统对温湿度、含氧量、渗水量等安全指标进行精确监测;环境改善系统采用风机、抽水泵,连同PLC控制,大幅下降温湿度、渗水量等参数;视频监测系统与身份识别系统共同实现全方位监控与考勤统计;位移监测系统通过激光技术和图片相似度检测技术实现管道偏移识别。将上述功能集成在数据应用系统中,辅以二维码系统,进一步提高了阀井安全系统的运行监管效能。阀井安全系统在4号排空阀井上的信息系统应用,积累了信息化、智能化等经验。相关措施推广到其他阀井,可提高阀井工程的管理安全防范水平。

基于InSAR遥感技术的工程沉降监测与分析—以南水北调东干渠工程为例

水利工程沉降变形监测以人工监测为主,对于长距离线性工程监测效率低、监测断面数量有限,较难分析和预警沉降风险.InSAR遥感技术具有对地表形变进行大范围、快速、精细化和高精度监测的优势,应用于南水北调地下输水工程沉降监测与分析具有可行性.以北京市南水北调东干渠工程东五环段、通州支线段为研究区,采用InSAR遥感技术获取2003-2010、2015-2019年地表形变信息,对区域地面沉降及工程沿线地面沉降进行分析.结果表明:通过InSAR解译的工程沿线地面沉降数据与人工监测断面数据对比,验证了监测结果基本一致.东干渠东五环段、通州支线位于地面沉降漏斗区,沉降量较大,沿线差异性沉降明显,基于沉降速率的差异性分析了工程存在的高风险沉降点.InSAR技术可作为水利工程安全监测与分析的新技术措施.