LONG AND DEEP DIVERSION TUNNELS OF 1^(ST) STAGE PROJECT IN WEST ROUTE OF SOUTH-NORTH WATER TRANSFER PROJECT

West Route of South-North Water Transfer Project,situated in southeastern Qinghai-Tibet Plateau,is a giant project,which will deliver 17 billion m3 of water from the main stream and tributaries upstream of the Yangtze River to the upper reaches of the Yellow River. It is to be constructed in 3 stages, of which the 1st stage project includes delivering 4 billion m3 of water by gravity from two tributaries of Yalong River and three tributaries of Dadu River. The project consists of 5 dams,7 tunnels and a channel in series,with the dam height of 63～123 m and water transfer length of 260.3 km,of which the tunnels measure 244.1 km. The special climatic,environmental and geologic conditions make the project much more complicated in construction,especially 3 tunnels with the length longer than 50 km each create challenges to the technical requirements of engineering survey,design and construction.

南水北调中线北京段岩体隧洞围岩变形模量分析研究

岩体力学参数是影响地下工程围岩稳定的重要因素,确定合理的岩体变形模量对隧洞设计至关重要。结合南水北调中线北京段西甘池试验洞工程,对岩体进行静载荷试验分析研究,详细介绍试验点岩体的加卸载变形关系曲线,获得西甘池隧洞岩体变形模量参数建议值,为工程设计提供依据,并以期为类似工程的设计和施工提供参考。研究结果表明:试验压力较小时,各试点岩体变形或弹性模量的变化曲线有的升、有的降,试验压力大于0.4 MPa以后,各试点的变形模量和弹性模量逐渐趋于稳定;隧洞围岩变形控制及支护结构设计时,应根据各段围岩的岩性(大理岩、滑石片岩)、结构完整性、节理裂隙的空间展布方式以及发育充填情况等综合考虑,结合工程类比和地质经验最终确定岩体弹性参数的基本代表值。研究的方法和结论可为类似条件下隧洞工程的设计、施工提供参考和借鉴。

中东欧国家与中国公路隧道防火理念对比研究——以黑山南北高速公路项目为例

为指导中国企业在中东欧国家进一步开展公路隧道建设,以中国企业在欧洲建设的最大公路基建项目黑山南北高速公路为例,进行公路隧道防火理念对比研究。黑山南北高速公路具备各类长度隧道16座,全过程基本采用欧洲标准建造,由欧洲公司进行监理,所选设备基本都在欧洲当地生产,因此其隧道防火理念可反映中东欧国家乃至整个欧洲地区的技术水平和建设理念,具备典型代表意义。采用比较分析法对隧道火灾风险评估报告、防火主设计、实施情况等进行分析研究,其中隧道火灾风险评估报告由具备欧盟认可的防火资质且独立于公路建设业主的第三方进行评估。评估主要针对与火灾安全相关的隧道设施配置规模,评估结论需提交给业主,并要求设计单位严格依据评估结果开展设计。同时也对中东欧国家和中国在公路隧道火灾安全风险评估、疏散逃生、消防救援、防火安全设计等理念上的差异进行综合对比。结果表明:中东欧国家公路隧道关于整体防火、防火分区、消防救援等防火理念相比中国更具有安全性、智能性,因此可为中国隧道防火安全建设提供一定借鉴,同时也可用于指导中国企业在中东欧乃至整个欧洲开展公路隧道建设。

地铁盾构施工在快速路下方上跨南水北调干渠技术研究

以北京地铁17号线某区间地铁隧道在五环主路下方同时上穿南水北调干渠为背景,采用盾构施工方法,为减小施工影响,分析了施工地质条件与周边环境,应用多种施工手段,包括施工前模拟工况、施工时采用特殊构件和克泥效工法严格控制注浆加固。工程施工总结经验可为类似工程借鉴并提供新思路。

破碎带空间分布对隧道变形特性的影响

以某长距离引调水工程中的检修隧道为例,通过二维和三维有限元分析,对不同破碎带空间位置影响隧道施工变形的规律进行了研究,以期为隧道衬砌设计提供数据支撑。所研究的影响因素包括破碎带的走向、倾角、宽度、破碎带到隧道的间距L、隧道埋深及侧压力系数。通过影响因素的不同组合来模拟不同的工况,以此获得隧道开挖过程中拱顶下沉、隧道收敛、仰拱隆起的变化规律。结果表明:倾角较小时拱顶下沉量较大,收敛量较小,而倾角较大时相反;隧道变形随L的增大而减小,当L>0.4D(D为洞径)时变形趋于稳定;隧道变形随着埋深的增大而增大;隧道拱顶下沉量随侧压力系数的增大而减小,且倾角越小下沉量越大,而隧道收敛量呈相反趋势;相比之下,破碎带走向与开挖方向斜交时隧道的拱顶下沉、仰拱隆起和收敛量更大。

地铁盾构区间下穿南水北调干渠研究

为保证南水北调干渠安全及地铁自身安全,以郑州市轨道交通7号线一期工程漓江路站—刺绣路站区间为例,开展对其盾构区间下穿南水北调干渠隧道工程设计与研究。分别从盾构区间平纵断面、隧道加强措施等方面,结合以往设计经验进行优化设计,提出更合理的工程设计方案,通过数值模拟验算该穿越过程的可行性。

烟大渤海海峡隧道的可行性研究探讨

文章从环渤海及沿海地区的经济发展需要和渤海海峡的自然、地质条件等情况出发,论述了修建渤海海峡跨海通道的必要性,研究分析了海峡通道的“南桥北隧”方案,并对海底隧道的不同方案及其施工方法进行了比较。回顾和展望了世界各国和我国修建水底隧道的情况和规划前景,以我国目前的隧道技术水平和经济实力为依据,论证了在近几十年内修建渤海海峡隧道的可行性,并提出应尽快组织力量进行渤海海峡隧道的前期地质调查及规划工作。

渤海海峡跨海桥隧建设的海洋地质环境分析及修建方案思考

通过对渤海海峡跨海通道的地壳稳定性、海洋地质环境及海岛调查研究,证明渤海海峡适合修建跨海通道,且南桥北隧是最佳修建方案。修建跨海通道非常必要且具有非常高的经济效益。以公路通道计算,若能达到日均40 000辆的车流量,建成后每年将节减大约170亿元的燃油费及相应的燃油污染排放,7年即可收回投资成本,并可部分降低京津冀地区的雾霾水平和缓解交通压力。最佳修建线路是沿庙岛群岛轴部,这里地壳比周边更稳定、沉积物更薄,且实际跨海距离最短。蓬莱角至砣矶岛水深较浅,平均水深约20m,修桥是可行的;砣矶岛至大钦岛,平均水深35~40m;大钦岛至老铁山角,平均水深约50~55m。我们建议的南桥北隧方案,不同于前人提议的以北隍城岛作为桥隧连接地点的南桥北隧方案。砣矶岛面积7.05km^2,是首选的桥隧连接地点,大钦岛也可作为桥隧连接地点,可作为次选方案考虑。若砣矶岛作为桥隧连接地点,桥长约43km,隧道长约70km;若选大钦岛作为桥隧连接地点,则桥长约58km,隧道长约55km;桥隧总长约113km。南桥北隧方案,估计修建用时约为8~12年,总投资约为1 000~1 200亿元,工程使用年限以100年计。渤海是中国的内海,其风浪规模比东海、南海小。渤海海峡的南桥,受风浪的影响程度,虽比青岛胶州湾大桥大一些,但与杭州湾跨海大桥相仿,仅海水深度稍大一些。渤海海峡区估计每年约有60余天的风雾影响通行,这正好与两端邻近陆地上的风雾影响在时段和时间上相符合,可一起进行封闭或开通道路操作,实属正常,不应作为否定南桥北隧方案的理由。在海水较浅区域,修桥成本低,场地宽阔,容易施工且施工周期短。挖海底隧道成本较昂贵,施工难度大且周期长。基本上是隧道的长度决定了施工周期。全隧方案虽有"全天候"之美称,但由于全隧方案隧道长125km,投资2 500亿元,比我们提出的南桥北隧方案多花一倍以上的投资,修建用时也是多1倍以上,且必须在全部建完后才产生经济效益,故费钱费时、效率较低,是不适宜的。时代发展的趋势是,高速公路迅速崛起,铁路货运急剧下滑,公路通道比铁路通道更急需应优先考虑。南桥北隧方案,南桥是修建公路的南桥,北隧,有两种选择:如果通风等技术问题能够解决,应首先考虑修建公路通道的北隧;如果不能实现的话,那么,退而求其次修建铁路通道的北隧,用火车背负汽车过北隧,其效率低于公路通道汽车直接过北隧,运力不足也只能用滚装船轮渡汽车来补充。总之,不管是修公路通道还是铁路通道,甚至还是二者都要修,最佳方案都应该是南桥北隧,这样较省钱省时效率高,并在修建期间就可阶段性地产生经济效益。此外,南桥以地震基本烈度Ⅷ度设防,并能抗12级或以上台风及相应浪流,桥墩修建应尽量避开断裂带。北隧以地震基本烈度Ⅶ度设防。这正是:南部水浅利修桥,南桥北隧奇通道;阶段施工见效益,省钱省时效率高!

渤海海峡跨海通道“南桥北隧”方案初步研究

为了进一步推动渤海海峡跨海通道的规划与兴建,对其跨越方案进行了初步研究。通过分析渤海海峡地形、地貌、地质、气候、海洋、环境等基本建设条件,提出了采用"南桥北隧"的组合方案,即海峡北部采用海底隧道,南部利用中途各岛屿建设跨海大桥。运用Google Earth地理信息软件,获取沿线岛屿及海底的地形数据,绘制沿线地层纵剖面图,结合沿线岛屿和水深特点,对隧道埋深和桥梁线路进行布设和方案构想,给出各种方案的总长度。最后提出下一步需要研究解决的问题及相关建议。

桥梁分布特征对输水渠道过流能力的影响——以南水北调中线工程为例

长距离输水渠道多个桥梁联合产生的壅水作用对于渠道的输水能力有着重要的影响,是输水工程和交通工程设计中要考虑的重要因素.本文利用南水北调中线电子渠道平台,以南水北调中线工程典型渠段为研究对象,模拟新增桥梁不同间距和阻水面积对总干渠输水能力的影响,得出了桥间距、桥墩阻水面积与渠道水位壅高之间的变化规律,计算得出了对渠道水位壅高影响较小时的适宜的桥梁间距,对南水北调中线工程设计具有参考价值.

烟大渤海海峡隧道的可行性研究初探

从环渤海及沿海地区的经济发展需要和渤海海峡的自然、地质条件等情况出发,论述了修建渤海海峡跨海通道的必要性,研究了海峡通道隧道的"南桥北隧"方案,并比较了海底隧道的不同方案及其施工方法。回顾和展望世界各国和我国修建水底隧道情况和规划前景,以我国目前的隧道技术水平和经济实力为依据,论证在近几十年内修建渤海海峡隧道是可行的,且应尽快组织力量进行渤海海峡隧道的前期地质调查及规划工作。

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。

浅埋暗挖输水隧洞的施工可行性和安全性研究

研究了南水北调中线北京段西四环公路下输水隧洞、施工廊道和岔洞浅埋暗挖法施工的可行性和安全性。使用基于弹塑性增量理论的三维有限元方法分5种工况细致地模拟了预加固、开挖和支护等施工过程,并模拟了混凝土和注浆地层的力学参数随龄期的变化过程,得出了一系列对设计和施工具有重要参考意义的结论。施工期的现场实测资料表明本文的结论与工程实际相符合,是可信的。现在的研究对于公路下软弱地层中的暗涵和岔洞工程施工,也具有一定参考价值。

南水北调西线一期工程的工程地质和岩石力学问题

南水北调西线一期工程由“四坝、二堰、七洞”组成,年调水量40×108 m3。工程的最大难点在于深埋长隧洞的勘察、设计与施工。工程地质条件相对复杂,枢纽的建坝地质条件较好,块石料满足要求,库区淹没损失小。隧洞区的主要岩石类型为三叠纪的砂岩和板岩,局部出露有灰岩和岩浆岩。深埋长隧洞存在着诸多复杂的工程地质和岩石力学问题,但在目前的经济技术条件下是可以解决的,不存在制约西线工程实施的技术难关和地质条件。

南水北调西线工程区及邻域的活动构造

南水北调西线一期工程在构造上位于青藏高原东部的巴颜喀拉地块内部,块体的四周边界以巨型走滑断裂和逆断裂为特征,构造运动非常强烈,是块体运动引发应力集中和释放能量的主要场所。但块体内部构造活动性较弱,仅发现甘德—阿坝断裂系北支断裂在阿坝盆地段的部分断裂、色达—洛若断裂和康勒断裂等晚更新世以来有过活动,且规模和运动强度远小于地块边界断裂。晚第四纪以来地块边界断裂的位移速率大多在7 mm/a以上,最大达18 mm/a,最小为1～2 mm/a,而输水隧洞附近最主要的活断层顺河断裂的位移速率仅为0.18 mm/a,相对地块边界断裂小1～2个数量级,可以认为工程场地处于构造相对稳定的地区。给出了阿坝盆地北缘断裂、顺河断裂等活断裂在工程使用期内最大设防的倾滑位移量,分别为0.67和2.62 m。

南水北调中线工程桥墩壅水特性研究

南水北调中线总干渠沿线设有阻水的槽墩、桥墩1145座，合理分析槽墩、桥墩的壅水大小，对于准确复核总干渠水面线、分析渠道输水能力具有十分重要的意义。本文利用Flow3D软件模拟了南水北调中线工程中常见的圆柱型桥墩的壅水特性，计算体型包括单排、双排和三排桥墩，桥墩的阻水比为5．0％-7．14％。分析表明，单排桥墩壅水的数值模拟结果与Yarnell修正公式计算结果相近；多排桥墩联合壅水值随桥墩排数的增加而增加。

南水北调西线隧道中隐伏断层超前预报研究

南水北调调西线工程线路地层倾角陡、沟谷纵横、地质构造复杂、隧道长,埋深大,同时要对1000 m以内的构造、岩溶、岩层划分等进行地质超前预报,利用以往的超前预报方法无法满足工程施工的要求.对于深长埋隧道断层的施工地质超前预报,本文使用CSAMT法探测技术,并进行了近场校正、各向异性校正、静态校正、分辨能力校正和联合反演等手段,进行了实际探测和对比分析,并取得了较好的探测效果.

砂卵砾石地层中浅埋暗挖法超前小导管注浆施工技术

浅埋暗挖法施工时,为了保证掌子面在开挖过程中土体不会塌方或产生流沙,开挖前需对前方土体采取超前支护、注浆加固等辅助措施。小导管注浆加固地层技术,是通过沿隧道开挖轮廓线外纵向向前倾斜安设注浆管,并注入浆液,达到超前加固围岩和止水的目的,同时小导管还可起到超前管棚预支护作用。

盾构管片钢筋混凝土内衬大型输水隧洞结构研究

在北京市南水北调配套工程团城湖至第九水厂输水工程(一期)输水隧洞工程中,根据盾构管片钢筋混凝土内衬的结构间连接结构形式的不同,对双层衬砌相互作用模型进行了对比分析。根据所确定的结构模型对不同的力学模型进行分析,确定了北京地区土质条件下的盾构管片内衬钢筋混凝土的力学模型。计算表明,结构控制的内力状态确定为盾构管片为大偏心受压构件,内衬钢筋混凝土结构为小偏心受拉构件。

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。