南水北调中线穿黄盾构隧洞工作竖井设计与实践.pdf

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1、第4l卷第24期人民长江Vo1．41，No．242010年12月YangtzeRiverDee．，2010文章编号：1001—4179(2010J24—0047一O4南水北调中线穿黄盾构隧洞工作竖井设计与实践叶三元，石裕，李蘅，马永锋(长江勘测规划设计研究院施工设计处，湖北武汉430010)摘要：南水北调中线一期穿黄工程盾构隧洞南、北岸工作竖井是穿黄工程中设计及施工难度最大、风险最高的项目之一。经研究比较，竖井采取地下连续墙加满堂内衬的结构型式，并根据地质条件及竖井工作特点，对竖井采取了相应的加固及防渗措施，很好地解决了竖井基

2、坑开挖深度大、地形地质和受力条件复杂、结构体型和基坑降封水难度大等难题。北岸、南岸工程工作竖井先后于2007年和2009年建成运行，经受了施工期与运行期各种工况的考验。可为同类工程参考。关键词：竖井；盾构隧洞；穿黄工程；南水北调中线工程中圈法分类号：TV67文献标志码：A穿黄工程是南水北调中线总干渠穿越黄河的关键全施工要求，将竖井顶高程选定为106m。性工程，隧洞总长4250m，其中过黄河水底隧洞长(3)盾构隧洞布置要求。穿黄隧洞采用双线隧3450m，双线平行布置。为满足双线隧洞盾构机自北洞，各采用1台盾构机自北岸向南岸掘进，

3、盾构机外径岸向南岸掘进并继续向南岸邙山掘进的要求，经多方为9m，长度为11m。按一洞一机一井布置，竖井中心案研究比较，在黄河南、北岸按一洞一井各设2个圆形间距与隧洞中心间距相同，均为28m。盾构隧洞在盾构工作竖井，并采用地下连续墙与满堂内衬组合的南、北岸工作竖井处中心线高程分别为72．45m和67结构方案进行围护。北岸工作竖井为盾构的出发井，m，综合考虑盾构机外径、工作平台高度、竖井底板等主要用于盾构机的组装、进发和材料的运输，后期改造因素，确定南、北岸竖井开挖底高程分别为64．0m和为穿黄隧洞出口上弯段；南岸工作竖井为盾构的

4、中继55．5m，基坑开挖深度分别为42m和50．5m。井，主要满足盾构机到达、检修与再出发及管片和隧洞2竖井结构设计与施工内衬施工材料运输等要求¨。南、北岸工作竖井平面布置见图1。2。1竖井结构型式1竖井布置条件及要求竖井整体刚度是竖井设计考虑的主要因素，经比较，采用结构受力条件好、经济上最优的圆形竖井。由(1)地形地质条件。北岸竖井位于黄河低漫滩，于汛期洪水上滩，为确保竖井施工期和运行期具备干滩面高程101．4～102．7m，地下水位98．7～99．5m，地施工条件，经综合比较后，确定竖井外围结构采用地竖井穿越中等～强透水的

5、粉细砂、中砂互层，高程下连续墙方案。为避免井内加固结构过多而侵占井内44．2m以下依次为粉质壤土、粉砂、泥砾岩及砂岩、粘净空，影响盾构机就位安装，并考虑到穿黄隧洞衬砌完土岩；南岸竖井位于邙山坡脚，滩面高程101～102m，成后充水检查时，各幅地连墙的竖向接缝有可能被拉背靠黄土高边坡，主要穿越粉质壤土与古土壤互层。开，影响井壁封水效果，竖井内加固结构推荐采用结构(2)导流要求。南、北岸工作竖井平台挡水标准整体性好的满堂内衬方案。为20a一遇洪水，考虑安全超高后竖井平台高程定为北岸工作竖井地下连续墙内径18m，厚度1．4m，105

6、．6m；为防止降雨汇人工作竖井，满足工作平台安墙深76．6m，在砂层中修筑；现浇混凝土衬砌，内径收稿日期：2010—08—30作者简介：叶三元，男，高级工程师，主要从事水利水电工程施工导截流设计。E—mail：Yesanyuan@cjwsjy．corn．ca48人民长江求，同时也要满足竖井建基面的防渗要求，通过基坑稳定分析，确定南、北岸竖井地下连续墙底高程分别为45．0m和29．0ITI，墙深分别为60．6m和76．6m。根据计算和工程类比，确定北、南岸竖井地下连续墙厚度分别为I．4m和1．2m。地下连续墙采用液压铣槽机成槽，

7、按施工顺序分两期布置。槽孔分段长度综合考虑了地质条件、地面荷载、起重机荷载、混凝图I南、北岸工作竖井平面布置(单位：m)土浇筑能力、混凝土导管布置、施16．4m，厚度0．8m，深度50．1m，采用逆作法施工。工部位、造孔方法、延续时间等因素。南、北岸竖井将竖井南侧设有供盾构机出发的直径为9．4in的大洞。I期槽分别划分为6段和7段，每段采用三铣成槽，每为避免增大竖井内径和另外设置出发盲洞，在确保盾铣宽为2．8m；Ⅱ期槽均划分为6段，每段一铣成槽，构安装空间的前提下，在盾构前进相背的竖井壁上设每铣宽亦为2．8m；I期槽与Ⅱ期槽间

8、隔布置，图4为置弧形反力座。竖井外围和底板以下采用高喷加固，地下连续墙槽段布置示意图。整槽钢筋笼超长、超重，以满足地下连续墙施工期间的稳定和盾构出发要求。施工过程中将钢筋笼沿垂直方向分3节分别制作下为满足竖井防渗要求，在竖井外围布置了一道灰浆防设，上下节钢筋笼采用接驳器对接，