穿越南水北調(diào)中線總干渠工程專題設(shè)計(jì)報(bào)告2010-4-06

石家莊交大建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司2010年04月石家莊鹿華熱網(wǎng)一期工程穿越南水北調(diào)中線總干渠工程專題設(shè)計(jì)匯報(bào)提綱1.工程概況

2.隧道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)3.隧道平面設(shè)計(jì)4.隧道縱斷面設(shè)計(jì)5.隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.隧道兩側(cè)豎井設(shè)計(jì)7.環(huán)境評(píng)估結(jié)果8.隧道廢棄后回填處理方法9.施工方法

1.工程概況

根據(jù)2006－2020年石家莊市城區(qū)熱電聯(lián)產(chǎn)和集中供熱規(guī)劃，在石家莊市西部遠(yuǎn)郊新建鹿華熱電項(xiàng)目，承擔(dān)石家莊市西區(qū)約6000萬平米的集中供熱任務(wù)。石家莊鹿華熱電一期2×330MW項(xiàng)目已順利通過國家發(fā)改委核準(zhǔn)，批準(zhǔn)文號(hào)“發(fā)改能源[2009]1811號(hào)”。

1.工程概況

根據(jù)供熱區(qū)域、負(fù)荷需求及專業(yè)設(shè)計(jì)，供熱主干管道分南、北兩條管網(wǎng)進(jìn)入石家莊市西區(qū)，分別在槐安路北側(cè)、G307國道北側(cè)穿越南水北調(diào)干渠。主干網(wǎng)進(jìn)入市區(qū)后再以支網(wǎng)進(jìn)入各供熱點(diǎn)。

管網(wǎng)路由如下頁圖。

1.工程概況

1.工程概況

根據(jù)管網(wǎng)路由北干線主要穿越：西三環(huán)、南水北調(diào)、鐵路三個(gè)大節(jié)點(diǎn)。其中穿越西三環(huán)采用直埋敷設(shè)，穿越南水北調(diào)采用暗挖隧道方式，穿越鐵路采用頂進(jìn)預(yù)制方涵。南干線穿越南水北調(diào)工程和西三環(huán)引橋匝道采用暗挖隧道方式。隧道主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限：100年；管線設(shè)計(jì)使用年限：30年；(廢棄后進(jìn)行回填處理）使用功能：熱網(wǎng)管線；管線數(shù)：2條；隧道內(nèi)凈空構(gòu)造要求：4.8m×3.1m（寬×高）；防水等級(jí)：二級(jí)。2.隧道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)北干線穿越南水北調(diào)干渠段3.隧道平面設(shè)計(jì)

①西側(cè)豎井距總干渠隔離網(wǎng)欄5.00m；②東側(cè)豎井距總干渠隔離網(wǎng)欄5.812m；③直線隧道全長151m。南干線穿越南水北調(diào)干渠及西三環(huán)路段①西側(cè)豎井距總干渠隔離網(wǎng)欄41.3m(距泄洪區(qū)邊緣5.11m)；②東側(cè)豎井距總干渠隔離網(wǎng)欄104.0m(西三環(huán)輔路外1.0m)。③直線隧道全長287m。3.隧道平面設(shè)計(jì)

(210515.3369,535314.5521)（1）地形地貌隧道所處區(qū)域在地貌單元上屬于太行山?jīng)_洪積平原，地勢(shì)開闊，地形較平坦。4.隧道縱斷面設(shè)計(jì)（2）地層及巖性北干線隧道穿越粉質(zhì)粘土層，根據(jù)隧道穩(wěn)定性圍巖為Ⅴ級(jí)。南干線隧道穿越地層也為粉質(zhì)粘土，根據(jù)隧道穩(wěn)定性圍巖也為Ⅴ級(jí)。4.1工程與水文地質(zhì)（3）地下水北干線隧道工程影響區(qū)域地下水類型為上層滯水，主要賦存于砂礫中，穩(wěn)定水位深度為16.5~16.6m，隧道底埋深24.5m左右。南干線隧道工程影響區(qū)域地下水類型也為上層滯水，穩(wěn)定水位深度為16.5~28.0m，隧道底埋深14.5m左右。4.隧道縱斷面設(shè)計(jì)北干線穿越南水北調(diào)干渠段隧道起點(diǎn)高程（底板）為62.659m，隧道全長范圍內(nèi)為3‰下坡。隧道埋深約為4.0~20m，穿越南水北調(diào)水渠結(jié)構(gòu)下覆土深度為4.0m。4.隧道縱斷面設(shè)計(jì)4.2隧道縱斷面南干線穿越南水北調(diào)干渠及西三環(huán)路段

隧道起點(diǎn)高程（底板）為62.636m，隧道全長范圍內(nèi)為2.6‰下坡。隧道埋深約為4.0~15m，穿越南水北調(diào)水渠結(jié)構(gòu)下覆土深度為4.0m，穿越西三環(huán)埋深為15m。4.隧道縱斷面設(shè)計(jì)為滿足南水北調(diào)干渠滲控要求及防治滲透破壞采取了以下三項(xiàng)措施：（1）隧道頂范圍區(qū)域的總干渠基底換填2.0m厚粘性土隔水層；（2）南干線隧道兩側(cè)豎井設(shè)置了截滲環(huán)；（3）隧道渠底段進(jìn)行洞內(nèi)地層固結(jié)灌漿。

4.隧道縱斷面設(shè)計(jì)

4.隧道縱斷面設(shè)計(jì)隧道縱向間距3.5m設(shè)置一處4.隧道縱斷面設(shè)計(jì)4.隧道縱斷面設(shè)計(jì)（1）內(nèi)凈空隧道內(nèi)凈空限界：4800×3100mm。限界5.隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）橫斷面

內(nèi)凈空斷面形式馬蹄形斷面形式5.隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（3）復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)

內(nèi)凈空斷面形式暗挖隧道復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)5.隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（4）支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)暗挖隧道復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，采用小導(dǎo)管超前支護(hù)、鋼架、網(wǎng)、噴混凝土支護(hù)，模筑鋼筋混凝土襯砌。鋼架為4φ20、15×15cm矩形格柵鋼架。

表3-1支護(hù)參數(shù)表襯砌類型超前支護(hù)類型噴混凝土厚度（cm）鋼筋網(wǎng)格柵支撐間距（m）二次襯砌厚度(cm)部位直徑(mm)網(wǎng)眼尺寸(cm)Ⅴ級(jí)圍巖復(fù)合式襯砌拱部超前小導(dǎo)管注漿Φ42，L=3.5m，環(huán)向間距0.3m25拱墻ф6.515×150.50405.隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)安全性檢算結(jié)果通過有限元數(shù)值分析，采用上面的支護(hù)參數(shù)和二襯結(jié)構(gòu)安全系數(shù)和二襯裂縫寬度滿足要求。襯砌結(jié)構(gòu)承受內(nèi)水壓力、外水壓力時(shí)時(shí)，其襯砌截面安全系數(shù)和裂縫寬度滿足規(guī)范要求。5.隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)隧道施工地表變形分析結(jié)果5.隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)北線隧道施工原狀地表最大沉降為15.1mm；南線隧道施工時(shí)原狀地表最大沉降為5.4mm，西三環(huán)路面地表沉降為12.5mm。南水北調(diào)工程施工碾壓機(jī)荷載作用下的渠底附加地表位移為4mm。

干渠開挖引起北線隧道渠底最大回彈位移為78mm，南干線隧道渠底最大回彈位移為26mm。土體回彈變形是隨著土體開挖過程出現(xiàn)的，施工完成而結(jié)束，對(duì)干渠施工和運(yùn)營不產(chǎn)生影響。（5）結(jié)構(gòu)防水暗挖通道支護(hù)背后回填注漿、支護(hù)層、模筑混凝土襯砌層構(gòu)成結(jié)構(gòu)防水體系。

結(jié)構(gòu)變形縫防水：在豎井與隧道接頭處、隧道縱向每10米處設(shè)置變形縫。其中豎井與隧道接頭處變形預(yù)留2.0cm縫隙、采用背貼橡膠止水帶、中埋式橡膠止水帶止水，其它變形縫處變形預(yù)留2.0cm縫隙、設(shè)中埋式紫銅片止水。5.隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（6）暗挖隧道施工監(jiān)測(cè)施工監(jiān)控量測(cè)作為暗挖段施工的工序，分別開展掌子面地質(zhì)觀察、地表沉降、洞內(nèi)收斂變形監(jiān)測(cè)。5.隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）豎井內(nèi)凈空及支護(hù)結(jié)構(gòu)6.隧道兩側(cè)豎井設(shè)計(jì)矩形豎井內(nèi)凈空：6000×5600mm豎井采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)6.隧道兩側(cè)豎井設(shè)計(jì)豎井頂標(biāo)高與總干渠及防洪堤頂面標(biāo)高相同，滿足防洪要求。（2）支護(hù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)南、北干線隧道豎井初期支護(hù)均為25cm厚的C25格柵鋼架網(wǎng)噴混凝土。其中南干線隧道豎井支護(hù)無橫撐，北干線隧道豎井設(shè)φ300、豎向間距2m的對(duì)角鋼管斜撐。南干線豎井二襯為40cm厚的C30模筑鋼筋混凝土，北干線豎井二襯為50cm厚的C30模筑鋼筋混凝土。6.隧道兩側(cè)豎井設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)安全性檢算結(jié)果南北干線豎井初支、二襯安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。二襯混凝土裂縫寬度滿足規(guī)范要求。豎井施工到井底后，初支井壁最大水平變形為32mm。6.隧道兩側(cè)豎井設(shè)計(jì)7.環(huán)境評(píng)估結(jié)果

石家莊華電鹿華熱網(wǎng)一期工程已通過相關(guān)部門的區(qū)域環(huán)境評(píng)估。隧道熱網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行，隧道兩端出口位于南水北調(diào)總干渠封閉管理區(qū)以外，與總干渠運(yùn)行管理不沖突。運(yùn)行期地下水環(huán)境影響分析：管網(wǎng)隧道采取了防滲處理，且熱水管網(wǎng)和蒸汽管網(wǎng)補(bǔ)水使用軟水，水質(zhì)較好，在管道破裂發(fā)生滲漏的情況下，不會(huì)對(duì)區(qū)域地下水產(chǎn)生不利影響。生態(tài)環(huán)境影響分析：施工區(qū)域大部分為南水北調(diào)總干渠和城市道路，極少部分為農(nóng)田。對(duì)農(nóng)田區(qū)域，工程結(jié)束后清理臨時(shí)性占地，恢復(fù)原貌等措施，施工期對(duì)生態(tài)環(huán)境影響較輕。工程不占用耕地，不新增永久占地面積。8.隧道廢棄后回填處理方法處理方法為隧道和豎井內(nèi)回填土石，再通過預(yù)埋管泵輸中細(xì)砂，最后注粉煤灰水泥漿回填密實(shí)。熱力管道使用年限到期后若不再使用，對(duì)隧道進(jìn)行回填處理。9.1隧道施工方案采用預(yù)留核心土全斷面法施工。①超前支護(hù)，②弧形開挖留底板核心土，③立鋼架、掛網(wǎng)、噴混凝土施作拱墻初期支護(hù)，④核心土開挖，⑤施作仰拱初期支護(hù)，⑥支護(hù)背后回填注漿，⑦分次施作二襯仰拱、拱墻。根據(jù)施工變形情況必要時(shí)采取相應(yīng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)、施工措施，包括加強(qiáng)超前支護(hù)、加密支護(hù)鋼架、二次襯砌提前施作等。9.施工方法9.2豎井施工方案采用分層開挖、分層支護(hù)、整體襯砌、豎直提升運(yùn)輸?shù)姆椒ā＂匍_挖至圈梁設(shè)計(jì)標(biāo)高，②施作鋼筋混凝土圈梁，③繼續(xù)向下開挖1.0m，④施作已開挖的井壁錨桿、噴混凝土支護(hù)并施作鋼管斜撐，⑤重復(fù)步驟三、四，每步1.0m依次進(jìn)行開挖、支護(hù)至豎井設(shè)計(jì)標(biāo)高，⑥預(yù)留隧道開口部分，施作豎井鋼筋混凝土二襯，供熱管道安裝完成后，施作鋼筋混凝土蓋板和檢查井。9.施工方法9.3施工通風(fēng)本工程獨(dú)頭施工長度較短，可利用自然風(fēng)實(shí)現(xiàn)施工通風(fēng)?；虿捎脡喝胧綑C(jī)械通風(fēng)，確保通道洞內(nèi)施工空氣質(zhì)量滿足相關(guān)規(guī)范規(guī)定要求。9.施工方法9.4施工用水和排水隧道施工用水就近接入城市自來水。施工中嚴(yán)格控制隧道內(nèi)施工用水，隧道內(nèi)順坡時(shí)側(cè)溝、井底集水坑水泵排出地面；隧道內(nèi)反坡時(shí)水泵排至井底集水坑，再由水坑水泵排出地面。9.5施工運(yùn)輸與道路

隧道內(nèi)采用人工車，井架垂直運(yùn)輸出渣和進(jìn)料。井架垂直運(yùn)輸棄渣臨時(shí)堆放在進(jìn)口施工場(chǎng)地內(nèi)，通過西三環(huán)夜間汽車二次倒運(yùn)至北郊造田棄土場(chǎng)?；炷恋仁┕げ牧贤ㄟ^西三環(huán)進(jìn)入或西三環(huán)轉(zhuǎn)至307國道、機(jī)耕道進(jìn)入施工場(chǎng)地。9.施工方法9.6施工監(jiān)測(cè)

施工監(jiān)控量測(cè)作為隧道施工的工序，分別開展掌子面地質(zhì)觀察，地表沉降、洞內(nèi)收斂變形監(jiān)測(cè)。

9.施工方法9.7工期安排