阿克塔格山输水隧洞工程设计

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1、阿克塔格山输水隧洞工程设计陈晓东，龙伟（甘肃省水利水电勘测设计研究院，甘肃兰州730000）   摘 要：阿克塔格山输水隧洞是库尔勒市城市供水工程的关键与控制性分项工程，全长7170m，近期日供水量为20万m3，远期日供水量为40万m3，按远期规模一次设计与施工完成。根据供水要求，隧洞为长年不间断供水。为便于运行期的维护检修，在设计中采取在其底板中央设置中隔墙，将横断面一分为二，可以分部通水、分部停水维护检修的方案，工程完工后取得了良好的效果。隧洞横断面尺寸主要由施工及运行要求确定，支护衬砌型式为复合式，按照新奥法（NATM）的基本

2、原则进行设计与施工。   关键词：阿克塔格山输水隧洞；工程地质；总体布置；横断面；支护衬砌；施工　1前言   阿克塔格山输水隧洞是新疆维吾尔族自治区巴音郭楞蒙古族自治州首府库尔勒市城市供水工程的关键与控制性分项工程，全长7170m，近期日供水量20万m3，远期日供水总量为40万m3，按远期规模一次设计与施工完成。由于本市再无其它备用水源，因此，要求本隧洞长年不能停水，需连续不间断运行，这与常规的水利水电输水隧洞在运行方式上有所不同。根据这一重要特性，对其横断面按照施工以及运行期的维护与检修要求进行了具有独特性的创意设计，取得了良好

3、效果。2工程地质与水文地质2.1工程区地质概况   隧洞进出口段为阿克塔格山南北两侧山前洪积扇，地形平坦。洞身段阿克塔格山在地貌单元上属天山支脉库鲁克塔格山的余脉，山体呈NW300°～320°方向展布，山势北高南低，北段为中低山区，沟谷切割较深，山形陡峻；南段为低山丘陵区；沟道洪积物较不发育。区内无滑坡、崩塌等不良物理地质现象分布，但受大陆性极端气候影响，岩石物理风化剧烈。区内出露的地层有元古界扬吉布拉克组（Pty）变质岩，呈单斜陡倾状，岩层产状为NW300°～320°SW∠65°～75°，局部产生明显挠曲，其中层间错断、层间断裂

4、较为发育，断层带宽一般为3～5m，规模均较小，多为压性及压扭性断裂；（γ4）华里西期花岗侵入岩，主要呈岩墙、岩锥状沿层面和节理裂隙面侵入变质岩中；上第三系葡萄园组泥岩、砂岩及第四系（Q）堆积物，上第三系岩体岩层产状为NE25°～30°SE∠5°～8°。本区地处塔里木地台和天山地槽两个构造单元的复合地段，组成南天山向斜褶皱带的压性结构面均为北西向，区内冲断层、褶皱轴向、岩体长轴方向均呈北西向展布。由于受多期岩浆活动影响，区内褶皱多遭破坏，仅见少量短轴褶皱。工程区地震基本烈度为7度。2.2工程地质条件   隧洞进出口明洞段及连接段表层

5、为厚8～20m（plQ3-4）洪积砾砂层，最大砾径50～80mm，一般0.5～5mm，级配不良，且稍湿，无胶结，中夹厚0.8～1.5m粉土、砂土层。砾砂层天然密度1.85～1.90g/cm3，变形模量20～25MPa，允许承载力0.25～0.35MPa，天然内摩擦角38°～40°；其下伏上第三系粉砂质泥岩，变形模量50～90MPa，允许承载力0.60～1.20MPa。隧洞进出口地形平坦，山体稳定，进洞与出洞位置均位于岩石地段，洞外覆盖层可按1∶1.25～1∶1.50边坡开挖，并进行防护，可保持稳定。洞身段围岩分类按照国标《锚杆喷射混

6、凝土支护设计规范》（GBJ8685）围岩分类之原则进行，可分为Ⅱ～Ⅴ类：Ⅱ类围岩总长1505m，占隧洞总长的24.5%，岩性为(γ4)华里西期花岗侵入岩；Ⅲ类围岩总长2380m，占隧洞总长的38.7%，岩性为（Pty）元古界黑云母斜长片麻岩、花岗片麻岩、条带状混合岩、石英闪长岩等，中夹有白云质大理岩，岩层层间裂隙、层间错断较为发育，局部产生挠曲；Ⅳ类围岩总长485m，占隧洞总长的7.9%，岩性以上第三系砖红色巨厚层中砂岩夹粗砂岩为主，包括断层影响带、花岗岩与围岩接触带及部分隧洞浅埋段等；Ⅴ类围岩总长1780m，占隧洞总长的28.9

7、%，Ⅴ类围岩段主要为断层破碎带、粉砂质泥岩浅埋段和（Pty）片麻岩全风化层。由此，隧洞洞身硬岩段（Ⅱ～Ⅲ类围岩）总长3885m，占63.2%；软岩段（Ⅳ～Ⅴ类围岩）总长2265m，占36.8%，洞身段围岩主要以硬岩为主，洞身段各类围岩物理力学参数见表1。2.3水文地质条件   工程区属干旱戈壁气候，大气降水稀少，阿克塔格山基岩裂隙水埋藏较深，山区及隧洞进出口两侧洪积扇均无地下水出露。仅在隧洞进口明洞段与连接段有少量第四系孔隙潜水分布，地下水埋深5～12m，水量较小，渗透系数约为50mL/d，第四纪上层滞水矿化度5790mg/L，CO

8、2含量小于15mg/L，为半咸水，SO4含量366～2170mg/L，对普通水泥混凝土具有结晶类硫酸盐型弱～强腐蚀，上第三系砂质泥岩为隔水层。由于工程区内干旱少雨，大气降水极少，而基岩裂隙水主要补给来源为大气降水，因此，水量较小且埋藏