浅谈引汉济渭工程秦岭隧洞设计关键技术.doc

浅谈引汉济渭工程秦岭隧洞设计关键技术浅谈引汉济渭工程秦岭隧洞设计关键技术摘要隧洞施工,需要建设各方密切配合,根据围岩变化及时确定安全可靠、经济合理的支护措施和施工方案。就隧洞施工中的动态设计、超前预报、开挖方式、初期支护、二次衬砌与掌子面的距离等常常遇到的若干技术问题结合有关技术文件和规范进行了探讨,希望能引起引汉济渭工程建设者的关注。关键词:引汉济渭;隧洞施工;技术探讨1项目概况引汉济渭工程是从陕南的汉江流域调水到渭河流域的关中地区,是解决关中水资源短缺,实现陕西省内水资源的优化配置,促进全省经济协调发展的跨流域调水工程。秦岭输水隧洞是引汉济渭工程的唯一输水工程。秦岭隧洞总长98km,隧洞为明流洞,隧洞设计流量70m3/s,规划向关中调水15亿m3。越岭段约40km为TBM施工,其余支洞、主洞均为传统的钻爆法施工。秦岭隧洞施工具有埋深大,地质情况复杂,施工难度大等特点。参与设计的单位分别为铁一院和黄河院,施工单位以铁路系统施工企业为主。由于水利水电和铁路、公路隧洞常常有行业技术规范的差异,在施工中,不同行业规范的良好协调与融合,保证了引汉济渭工程隧洞施工的顺利进行,下面就有关技术问题进行探讨。引汉济渭工程秦岭隧洞具有超长隧洞、大埋深、地质条件复杂、高地温、高地应力、施工通风及运输距离长等特点,隧洞施工难度堪称世界之最。秦岭隧洞起点位于三河口水利枢纽坝后右岸,终点位于黑河金盆水库东侧黄池沟,,最大埋深约2000m,其中穿越秦岭主脊段总长约39km,采用TBM法施工,分岭南TBM施工段和岭北TBM施工段。岭南施工段由3号支洞进入主洞,岭北施工段由6号支洞进入主洞,相向施工。隧洞设计流量70m3/s,平均比降为1/2500,隧洞钻爆法施工段断面采用马蹄型,×;。为配合TBM施工,同时修建4#和5#两个施工支洞,断面形式采用城门洞型。2工程特点和技术难点引汉济渭工程难度大、技术复杂,多项参数突破世界工程记录,也超越了现有设计规范。无现有工程实例可以参考,也无相关标准可遵循。工程的设计、施工、运行均面临诸多风险。工程的实施还存在一系列没有解决的工程技术难关和项目管理难题,需通过科学研究解决,因此对秦岭隧洞设计及施工技术探讨十分必要、非常紧迫,具有重大的理论与现实意义。(1)深埋超长隧洞的贯穿问题超越了现有设计规范。引汉济渭工程的引水隧洞工程位于东经108°,北纬33°15'~34°05',南北长100多公里,东西2km左右。,,,属于超长隧洞。秦岭隧洞3#~6#,由于该隧道通过秦岭主峰中段,山高林密又是野生动物保护区,因此只能采用TBM技术南北对挖。该项工程无论从隧洞总长,还是单个贯通长度都居世界前列。而且目前国际、国内的相关测量规范中对于相向开挖长度大于20km的隧洞还没有相应的贯通误差值可以参考,因此开展引汉济渭工程控制测量关键技术的研究十分必要。(2)引水隧洞面临超长距离通风、岩爆、高温灾害等一系列施工风险。引汉济渭工程中最具挑战性的关键技术难点是解决从黄金峡到关中的穿越秦岭的引水道的施工和运行中的难题。整个工程具有超长隧洞,大埋深、地质条件复杂,高地温,高地应力的特征,,隧洞最大埋深2000m,沿线分别穿越大理岩、花岗岩、闪长岩、千枚岩夹变质砂岩,隧洞埋深最大处原岩地温预计可达到42℃,最大水平地应力预计超过50MPa~60MPa。相对开挖的两个掌子面之间最大距离达到40km。采用的钻爆法施工的过水断面为马蹄型,采用TBM施工的为圆形断面,。,以及设计指标超出规范范围和没有工程先例可以借鉴,使得隧洞的设计、施工以及运行存在许多超常规的关键技术难题,如:①超长深埋隧洞围岩的基本工程特性;②涌水突泥问题;③高地应力的岩爆预测与防治;④高地应力围岩变形与稳定性分析及支护设计;⑤施工期围岩实时监测及支护优化设计;⑥通风及TBM施工关键技术;⑦超长深埋隧洞地质灾害预测预报及信息管理系统等。(1),是由多段、采用两种不同施工方法施工的,因此应建整体的隧道外平面和高程控制网,即将黄三段和越岭段一起建立,使得各隧道洞口控制点坐标系统和点位精度一致,以保证各段隧洞能按规范要求衔接,在整体上不会偏移。(2)秦岭隧洞埋深较大,最大埋深2000m,采用施工支洞进入主洞施工,从洞口到主洞距离比较长,应要考虑将洞口坐标传递到主洞面的坐标误差和方位误差。(3)由于秦岭隧洞中一段单隧洞距离