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中线穿黄隧洞是国内穿越大江大河直径最大的输水隧洞,工程技术难点有哪些?

时间:2020-02-26
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 穿黄隧洞工程是南水北调中线的关键工程,全长约19.3km,设计流量为265m3/s,加大流量为320 m3/s,主要建筑物包括南岸明渠、退水建筑物、过河建筑物、北岸明渠及交叉建筑物等。穿黄隧洞为双线有压输水隧洞,单个洞长4250m,内径7m。工程地处七度地震区。工程设计时,需要面对河床游荡、河槽深度冲淤、复杂地质条件、砂土地震液化、软土震陷、隧洞渗漏、围土稳定、大型超深竖井、长距离盾构隧洞施工,以及输水安全与长期运用等一系列技术难题。工程采用盾构法施工穿过黄河河床覆盖层。
       为解决关键技术难题,确保工程安全顺利建成,开展了穿黄隧洞工作条件与建筑物型式、衬砌结构受力与变形特性、大型盾构工作竖井结构特性、抗震技术等技术攻关,开展了穿黄隧洞1:1仿真实验,模拟隧洞水土环境和受力条件,验证设计方案,提出优化措施,为整体提升技术理论水平提供实验依据。穿黄隧洞工程关键技术研究解决多项难题,其中穿黄隧洞抗震技术研究取得可喜成果,通过进行三维地震反应分析,证实在设计地震动作用下,隧洞结构安全。建立拼装式管片结构接头计算模型,以及外部土体与外衬的相互作用模型,并应用于穿黄隧洞衬砌结构设计。穿黄工程开工后,通过数项隧洞施工经验及穿黄隧洞仿真实验研究成果,进一步研究制定穿黄工程输水隧洞施工控制标准和措施,在隧洞施工和全线贯通中发挥了重要作用。
       穿黄工程施工中解决了众多技术挑战。盾构机在掘进的过程中,靠刀盘上的100多把刀具来对付复杂地层。盾构机穿越地层有砂层、土层及砂土混合地层,其中砂粒、卵石、钙质结块等对刀具磨损非常严重,需要对刀具检查并进行维修。下游线隧洞掘进到1360m时,发现刀具及刀盘严重磨损,就采用三轴搅拌桩对刀盘修复区域进行加固,通过焊接增加了30多把刀,还在刀具上增加合金柱,强化了耐磨性能,以适应穿黄复杂地层的掘进。还针对掘进初期出现的管片破损等问题,改进管片结构型式,为国家节约了大量资金。
       穿黄工程关键技术研究,来源于工程,服务于工程,应用于工程,为节省投资、提升技术水准、确保工程顺利实施提供了技术保障,也为大型输水工程建设提供了借鉴。

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