双线隧道 上世纪五十年代,长江设计院在南水北调中线工程规划设计的同时,就对穿黄工程开始了长时间的研究工作。
1990年至1993年,在南水北调中线工程可行性研究阶段中,长江设计院推荐盾构隧洞方案。
1994年1月水利部召开了《南水北调中线工程可行性研究报告》审查会。审查意见指出:“…同意以孤柏嘴双线隧道方案作为穿黄工程的基本方案。”
2003年5月,水规总院组织部分工程院士和专家对长江委设计院和黄委设计院共同完成的《南水北调中线穿黄工程方案综合比选报告》进行审查,审查意见指出:“经综合比选,上线(即李村线)隧洞方案相对更为合理,可以在下阶段中作为推荐方案”。
至此,穿黄工程过河建筑物型式已基本确定。
2005年9月27日开工的穿黄工程采用的就是“双线隧道方案”,也就是说,丹江水从黄河底下穿洞而过,形成一个特大型倒虹吸有压输水隧洞,丹江水靠虹吸力继续北上。
盾构法施工 盾构法是在地表以下采用专用的盾构机械暗挖隧道的一种施工方法,它以其对地层条件广泛的适应性,对地面交通、生活干扰少、管理方便、土方量小,尤其是能够在土质差、水位高的地方建设隧道,更显出其良好的技术性能。
穿黄工程地层为以渗透系数较大的含水砂层和粉质粘土为主,隧洞断面外径为8.5m,根据世界各国广泛采用盾构法施工隧道的经验,结合穿黄工程的施工条件和地质条件,穿黄隧洞采用盾构隧洞法施工在技术上是可行的,也是有把握的。
长江设计院自上世纪九十年代初,为了解决穿黄工程中盾构法施工的关键技术问题,开展了大量的技术调研和设计工作,先后派人赴日本、德国、英国、法国、埃及等国,考察了盾构制造厂家、工程施工现场和已建相似建筑物,经过10多年研究,长江设计院对盾构机的施工程序、施工进度、盾构工作井施工技术、进出洞段加固技术、壁后注浆技术、工作面稳定措施、管片制作、隧洞二次衬砌、泥水处理系统均有了较深入的研究,其成果已达到初步设计深度,为南水北调中线穿黄工程型式的选择提供了依据,为最终实施隧洞方案提供了强有力的技术
穿黄隧洞采用双层衬砌,选定内、外衬独立受力方案。穿黄隧洞为一特大型倒虹吸有压输水隧洞,隧洞运行期将承受20余米内、外水压差和因黄河河床游荡变迁而带来的不均一变形,这在采用盾构法施工的过河隧洞设计中,举世尚不多见。
隧洞抗震与防水 长江设计院对穿黄工程的抗震研究工作一直给予高度重视,研究工作可追溯到上世纪九十年代。特别是自1994年1月水利部对穿黄工程审查中,明确同意双线隧洞方案作为穿黄工程基本方案以来,对穿黄隧洞抗震问题的研究更持续不断。对于不同的设计阶段,不同的隧洞结构型式,均有相应的研究成果。
穿黄隧洞由于埋置较深,无砂层震动液化问题;采用双层衬砌、独立工作的结构型式,无论沿横向或沿纵向均有良好的抗震性能,隧洞衬砌各工作阶段的应力与变形均满足设计要求。
根据穿黄隧洞运行处于水环境中,将穿黄工程防水等级定为三级,即允许有少量漏水点,但不得有线流和漏泥砂情况发生。
(编辑 夏丽华 万会斌)