科学修建穿黄工程是京杭大运河全线通航高效穿黄的关键

从满足京杭大运河穿黄工程高效通航的竖向条件、同南北两岸对接、对黄河防洪及对东平湖污染影响等方面比选,确定黄河下游路那里大断面主槽上游约330 m处作为推荐线位。通过综合分析,隧道顶采用400 mm厚、经防腐抗磨处理的高强度微拱形钢板,底部高程为24.1 m、净高12.5 m、长约3500 m、单向航道净宽25 m、双向驶船总宽为55 m的“上黄(河)下运(河)”立交平穿过黄隧道方案,能够实现京杭大运河全线通航高效穿黄的目标。为便于航船往来,既能让游客看到运河行舟的美景,又不影响超标准洪水行洪,可进一步提升为隧道(南部河槽)+玻璃观景平台(北部滩地)立交平穿过黄方案。为使通航有充足水源,须将位山水利枢纽遗址南岸区域恢复到枢纽修建前黄河、汶河洪水自然进出东平湖的状态,将梁济运河改造为北流后,即可依靠南四湖、东平湖、金堤河、引黄渠系及沿黄平原水库等对京杭大运河黄河以北段有效配水,充分发挥其灌溉、分洪、排涝等功能,产生巨大的经济、社会与生态效益。

穿黄工程深厚覆盖地层下高压旋喷土体加固施工工艺比选

南水北调中线工程穿黄隧洞盾构始发端头高喷加固主要保证破除洞门处竖井地下连续墙时的安全和在盾构机进入掘削面之前能使地层自稳及防止地下水流入,存在加固效果、成桩直径等难点,为确保盾构机始发施工的安全,通过多种高喷工艺试验进行高压旋喷土体加固施工工艺及施工参数的比选。经试验分析,最终选定双高压旋喷桩地基加固技术并对技术参数进行了优化。

南水北调中线工程穿黄隧洞施工控制测量技术

穿黄隧洞工程是南水北调中线的关键性工程,该工程采用双洞平行布置,盾构机单向掘进施工。介绍了穿黄隧洞工程地面控制网测量、竖井联系测量、隧洞内精密导线测量等施工控制测量方案,对贯通误差进行了分析研究,并在控制测量和检测过程中采用了一系列有效措施,从而保证了掘进精度在施工设计允许范围内,实际贯通误差约2 cm。

混凝土浇筑施工对穿黄隧洞衬砌垫层渗透性影响试验研究

在南水北调穿黄隧洞衬砌混凝土浇筑施工中有可能对衬砌垫层渗透性造成影响的因素主要有压力、混凝土塌落度、浇筑时间、振捣方式等。通过模型模拟试验方法,对衬砌施工工况下上述各因素的影响进行研究。结果表明,法向压力可使垫层土工织物渗透性降低并趋近于某一特定值;混凝土塌落度、浇筑时间对渗透性有一定影响,但不同塌落度、浇筑时间影响差别不明显,而不同振捣方式可使土工织物渗透性降低1～2个数量级。为克服以上因素的影响,推荐三维结构的排水土工网作为穿黄隧洞衬砌垫层材料。

锚索间距对环锚预应力衬砌结构强度的影响与选择

以南水北调中线穿黄隧洞环锚预应力混凝土衬砌结构为例,利用有限元软件ANSYS建立计算模型,通过三维有限元计算并分析了环锚预应力结构中锚索间距对衬砌结构强度和稳定性的影响及其相关规律。结果表明,当锚索间距过大时,不能满足衬砌结构的承载能力及环向应力沿轴向的均匀性要求,局部区域因环向拉应力超过混凝土抗拉强度设计值时将出现裂纹;当锚索间距过小时,衬砌结构偏于安全,但影响工程施工的便利性并提高工程造价。对于穿黄隧洞工程,锚索间距为0.4~0.6m时可满足其安全运行要求,为尽可能降低锚索的工程造价,兼顾锚索的锚固作用及工程的经济效益,建议在满足工程结构受力的要求下优先选取较大的锚索间距。

穿黄隧洞形变检测及三维数字仿真管理系统研究

穿黄工程是南水北调中线总干渠穿越黄河的关键性工程,其中穿黄隧洞工程技术难度最大。穿黄隧洞采用双层衬砌结构,工程地质条件复杂,其在多变的水土压力作用下的变形情况直接关系到穿黄隧洞的运行安全和南水北调中线工程的正常供水。以三维激光扫描技术为工具,获取了穿黄隧洞过水面的三维信息,采用自主研发的"隧道形变检测/监测系统"对隧洞进行形变检测,并建立了穿黄隧洞三维数字仿真管理系统。将测绘技术应用于穿黄隧洞的运行管理,可提供可靠的技术支撑。

引黄入晋—万家寨引黄工程综述及高新技术应用

引黄工程是从根本上解决山西水资源紧缺,促进山西经济社会发展和生态环境可持续发展,维系国家新型能源和重化工基地发展的大型跨流域引水工程。介绍了万家寨引黄工程的线路组成和水工建筑物布置情况。介绍了三项高新技术:隧道掘进、预应力钢筒混凝土管道输水及预应力数字化张拉技术在引黄一期工程中的应用。研究了三项技术的关键技术环节,针对实际应用时的工程条件及施工难点,提出相应的施工方法及对策,为今后类似水工建设工程项目施工提供参考。

穿黄隧洞预应力双层复合衬砌结构受力特性研究

结合穿黄隧洞衬砌1∶1仿真模型试验,采用三维非线性有限元方法进行计算分析,跟踪对比试验中无垫层衬砌段(联合承载)、有垫层衬砌段(独立承载)2种结构的试验监测数据,研究这种新型双层复合衬砌结构的受力特性。计算采用考虑接触的非线性有限元方法,模拟仿真模型试验中管片拼装、分层填土、内衬预应力张拉,以及内水压力施加(充水)的实际过程,研究管片之间以及内外衬之间的缝隙状态和传力机理。研究结果显示:即使内、外衬处于完全张开状态,无垫层模型的预应力荷载也可以通过插筋传递到外衬,表明插筋是实现内外衬砌联合承载的重要结构措施;有垫层模型内外衬砌具有独立承载特性。计算与试验成果对比显示,无论是结构变形、缝隙开度还是衬砌应力,两者规律一致、数值接近,其研究成果可供类似工程参考借鉴。

南水北调中线穿黄隧道盾构注浆浆材试验

为满足南水北调中线工程穿黄隧洞盾构施工工法要求，对研制开发的水泥-膨润土-水玻璃系双液塑性壁后注浆材料，通过室内模拟注浆试验，重点探讨了材料组分对注浆材料流动性、稳定性、凝胶特性、强度等性能的影响。结果表明：凝胶时间可控制在10s左右；不同配比注浆材料1h单轴抗压强度为0．08～0．12MPa，28d为7．81～8．52MPa；渗透系数为2．0×10^-8cm／s；模拟注浆时浆液不被水稀释，充填良好；且不会对地层产生劈裂，也不会向开挖掌子面渗漏。

南水北调工程穿黄隧洞衬砌垫层淤堵试验

对南水北调工程穿黄隧洞衬砌施工期及运行期有可能对衬砌垫层渗透性造成影响的几个因素如压力、混凝土浇筑、混凝土析出物、气泡含量等进行试验研究。认为水中过高的气泡含量是造成土工织物淤堵的主要因素。提出了可减少衬砌垫层淤堵的复合土工材料的结构形式。该种新型的复合土工膜已在南水北调工程穿黄隧洞现场试验模型中得到成功运用和验证。

分部分块开挖施工工艺在特大涌水土洞斜井开挖中的应用

在涌水条件下进行土洞斜井开挖时,地下水主要集中于开挖掌子面底部,给开挖工作增加了很大难度。为了解决地下水对开挖作业面的影响,提出了分部分块开挖施工工艺。这一施工工艺在山西万家寨引黄北干支北03-1特大涌水条件下土洞斜井开挖施工中得到了应用,有效地避免了地下水对开挖的影响。文中对该施工工艺原理进行了分析论述,对同类工程施工具有重要指导意义。

南水北调穿黄隧洞工程预应力混凝土施工技术

在简要介绍南水北调穿黄隧洞断面结构及锚索布置的基础上,详细介绍了该隧洞衬砌施工中采用的有黏结后张法环形预应力混凝土施工工艺,具体分析了混凝土浇筑、锚索张拉、锚具槽回填、孔道灌浆等工序的施工流程、方案及施工技术。施工实践表明,南水北调穿黄隧洞工程是有黏结后张法环形预应力混凝土施工技术在我国大洞径、高水头有压输水隧洞衬砌结构工程中的又一次成功应用,完全满足对预应力控制的条件,各项指标均达到设计要求,取得了较好的效果。

冷冻封水技术在南水北调中线穿黄隧洞盾构始发中的应用

南水北调中线一期穿黄隧洞采用盾构法施工,盾构始发是整个盾构施工过程中最关键、最重要的环节,处理不慎极容易出现涌水、涌砂现象,对工程和机械设备造成毁灭性的后果。为确保盾构始发安全,采用冻结法对高喷加固区与工作竖井地下连续墙之间进行冷冻封水加固,取得了良好的效果。现总结了在该工程中冷冻封水措施的方案布置、关键技术问题和实际取得的效果。

万家寨引黄工程总干线#6、#7、#8隧洞TBM施工缺陷处理

全断面双护盾 TBM 掘进机及其配套的六角形管片设计不适宜用于土层、断层破碎带、溶洞与膨胀岩等不良地质条件的施工， 然而在长隧洞中，往往很难避免上述不良地质条件，只有进行有效的事后处理，才能保证隧洞安全输水，同时也拓宽了该类掘进机的使用范围． 在万家寨引黄工程总干线 ＃6、＃7、＃8 隧洞施工过程中 采用 TBM 法施工通过 Q、Q黄土洞段和 N2 红粘土洞段时针对所出现的施工质量缺陷进行了有效的处理．

新型输水隧洞衬砌模板台车设计与应用探讨

针对山西省中部引黄工程输水线路长、隧洞衬砌形式变化多的特点,在总结吸收国内输水隧洞衬砌方面先进施工经验的基础上,根据多方案室内模拟试验与优化对比,最终研究设计出一种结构科学、操作灵活简便、造价低廉,可适用多种断面形式输水隧洞衬砌的模板台车。

南水北调中线穿越黄河输水隧洞技术研究

穿黄工程是南水北调中线的关键工程,南起黄河南岸荥阳县王村至北岸温县马庄东侧,全长约19.3 km;工程设计流量为265 m3/s,加大流量为320 m3/s,设计利用水头为10 m。主要建筑物包括南岸连接明渠、退水建筑物、过河建筑物、北岸河滩明渠、连接明渠等,按1级建筑物设计。主要介绍南水北调中线穿越黄河输水隧洞工程中穿越黄河线路、过河建筑物型比选、工程总体布置方案、盾构法施工的水工隧洞技术和施工工艺、砂层中修筑的大型超深竖井结构技术、黄土高边坡处理技术以及大范围的渠道地基震动液化处理等技术研究成果。

兰州地铁穿黄工程泥水盾构掘进技术优化

文章以在建的兰州地铁1号线穿黄工程段为基础,对兰州地铁1号线世纪大道站—马滩站区间穿黄工程的特点进行了深入研究,重点分析了泥水盾构机的主要系统设计、盾构机掘进功效以及盾构机设计优化等,阐述了在富含水、砂卵石及漂石地层中盾构机设计应注意的事项和施工应对措施。

南水北调中线穿黄工程隧洞盾构施工规律的探讨

在介绍南水北调中线穿黄隧洞设计参数、地质情况及盾构机选型参数的基础上,对中线穿黄隧洞盾构施工中盾构机刀盘刀具维护保养经验进行了分析,总结了施工过程中定期检查盾构机刀盘、定期带压进舱检查、根据不同地质情况灵活配置盾构刀具、实时分析掘进参数的施工规律,保障隧洞掘进施工正常进行。

穿黄隧洞衬砌无垫层段1∶1仿真模型试验及分析

南水北调中线穿黄隧洞衬砌为双层预应力结构,为了揭示其工作性态、应力变形规律,开展了穿黄隧洞衬砌1∶1仿真试验。为了验证试验成果,同步对其中无垫层试验段联合承载结构进行有限元计算分析。计算采用考虑接触的非线性有限元方法,模拟试验中管片拼装、分层填土、内衬预应力张拉以及内水压力施加的实际过程,对内外衬之间以及管片之间的接触与传力特性进行计算分析。通过与试验对比显示,无论是结构变形、应力,还是缝隙开度,两者规律一致,数值接近,验证了联合承载结构的受力特性及传力机理,其研究成果可供类似工程结构参考应用。

万家寨引黄工程泵站压力隧洞裂缝成因及处理

山西省万家寨引黄工程泵站压力隧洞(竖井)建成后,砼裂缝较为密集,部分隧洞充水后发生明显漏水。经反复处理后情况虽有所改善,但仍未完全奏效。经分析,裂缝与水泥用量较大、不设伸缩缝、隧洞超挖以及施工质量控制不严等因素有关,建议采取合理分缝、降低水泥用量、改进泵送砼施工工艺以及加强缺陷处理等措施。在内水压力较高的情况下,钢衬仍不失为最安全可靠的设计方案。