南水北调穿黄隧洞工程盾构换刀加固区降排水方案应用(河南二局汪水光修改后.doc

PAGE 1 PAGE 9 复制比35.7%，请改到20%以下。文章条理性有些差，文章内容要结合题目来写。请作者修改后，并建议增加《水利建设与管理》或《中国水能与电气化》过刊的参考文献。 南水北调穿黄隧洞工程盾构换刀加固区降排水方案应用 汪水光 （河南省水利第二工程局 河南 郑州 450016） 【摘要】南水北调穿黄隧洞工程采用世界先进的泥水加压平衡式盾构施工，掘进至隧洞桩号7+762.80处盾构机刀具磨损严重，需要及时更换。由于盾在构机刀盘后以后部分只采用了1排直径为850mm的搅拌桩对地下水进行截渗，且深度和范围受已安装好的隧洞管片的影响不能完全封闭地下水；为保证换刀工作能在干旱的基坑中顺利进行，必须进行降排水，本文介绍了降排水方案在该工程中的应用，为类似工程提供借鉴经验。 【关键词】穿黄隧洞 ;换刀加固区 ;降排水 1 工程概况 南水北调穿黄河隧洞位于北岸施工竖井和南岸施工竖井之间，从南岸入口到北安出口全长3450m，选用泥水平衡盾构施工，隧洞内径7.0m,外衬0.45m。穿黄入口桩号5+568，中心高程为72.45m，中心桩号7+108，中心高程71m；出口处桩号9+108，,断面内直径为7.0m，南端起点断面中心高程为72.45m，北岸终点断面中心高程为67.00m。隧洞外层为装配式普通钢筋混凝土管片结构，厚40cm，内层为现浇预应力钢筋混凝土整体结构，厚45cm。 隧洞施工位置位于桩号7+762.80处，拟对盾构机刀具进行更换。根据现场布置（见图1），从图中可以看出：盾构机刀盘前方加固区为15.25×4.4m，搅拌桩深度达到61.22m高程，刀盘上方加固深度达到74.72m，刀盘后以后部分只采用了1排直径为850mm的搅拌桩对地下水进行截渗，其深度受已安装好的隧洞管片的影响不能完全封闭地下水。 盾构机头位置处地面高程102.6～1.03.2 m左右，属黄河漫滩区，盾构机中心线高程为69.72m，盾构机顶部埋深约25m。 图 1 搅拌桩地基加固平面面 2基本地质条件 2.1地层结构 盾构机换刀附近上下地层岩性主要为第四系全新统冲洪积层和中更新统冲洪积层。 隧洞洞身范围内的地层岩性从上至下为粉质壤土、粉质粘土、粉质壤土。 2.2水文地质条件 本工程区的地下水按其赋存条件??性质分为类型为孔隙潜水及空隙～裂隙水两种类型，孔隙水分布于上伏第四系砂层中及下伏第三系的未胶结的砂岩中，主要为潜水；孔隙～裂隙水分布于粘性土及部分下伏上第三系的砂岩中，主要为潜水，部分为微承压水。根据初设阶段成果及招标文件所提供的资料结合周边类似降水工程的水文地质参数，不同岩性的渗透系数K值：中、细砂层为30m/d、粉质壤土为0.2m/d、粉质粘土为0.01m/d、砂岩层30m/d。主要含水层为第四系砂层（细砂、中砂），根据初设阶段成果及招标文件所提供的资料，同时类比附近新蟒河倒虹吸基坑降水抽水试验成果，各土层的渗透系数的取值：中细砂层为30m/d、粉质壤土为0.2m/d、粉质粘土为0.01m/d、砂岩层30m/d。 3 降排水设计 3.1降水井布置 根据加固区布置图和混凝土搅拌桩的深度及盾构机头所处的位置与上下地层的关系，降水井分3个区域进行布置（见图2）。 图 2 降水方案平面布置示意图 1区为搅拌桩加固区内测即盾构机头上部；2区为盾构机尾部，从图 2 降水方案平面布置示意图所示盾构机尾部只有1排加固搅拌桩，搅拌桩的底部高于盾构机掌子面顶部，在搅拌桩的底部与盾构机掌子面顶部之间存在渗透通道，在换刀施工当中可能存在突涌破坏的危险，必须将这一带水位降至盾构机掌子面顶部附近，拟布置5眼井、井深以40m为主，其中1眼为28m；3区为盾前即盾前加固区外侧，由于盾构机底距离砂岩层只有4左右，砂岩呈散体砂状，渗透性较好，具微承压性，其水位与潜水位相差不大，所以盾构机底部在水位高达40m的情况下，存在机底突涌问题,故拟布置3眼深井。根据《南水北调中线一期穿黄工程初步设计阶段工程地质专题报告》，下伏基岩为上第三系，上部第四系，中间缺失下更新统。上第四系与下伏上第三系二者呈不整合接触，而且该地区上第三系砂岩大多未胶结或胶结不好，渗透性极好，砂岩的水位具有微承压性且与上伏第四系中、细砂、土地层的水位相差不大，盾构机底部水压40m，盾构机在开仓换刀过程中存在机底突涌问题，故拟布置3眼深井，2眼井深50m、1眼深度28m，主要用于降低砂岩层的水位和辅助降低搅拌桩外侧上部砂层水位。由于盾尾处的加固搅拌桩只有1排，且深度受隧洞管线的影响，桩底与隧洞外壁之间存在一定厚度的渗水通道，当盾构机掌子面开挖后在高水位下存在渗透或突涌破坏的危险，拟布置5眼井、井深以40m为主，其中1眼为28m；3区为盾前即盾前加固区外侧，由于盾构机底距离砂岩层只有4左右