南水北调应急供水工程隧洞专项施工方案

1.1工程位置 工程位于XX省XX县XX乡XX村附近，本标XX段累计1度带桩号208+130～214+210，3度带桩号(442+447.988)～（448+331.31），全长6080 m 。工程区为丘陵地貌形态，生产生活设施场地布置容易；XX县城～XX张坊三级公路在工程区附近通过，施工对外交通条件较好。 1.2工程项目介绍 大型建筑物：下XX隧洞； 分水建筑物：下XX分水口门； 公路交叉建筑物：西XX公路桥、XX公路桥； 左岸排水建筑物：西XX沟排水涵洞、东XX沟排水涵洞、西水北南沟排水倒虹吸； 总干渠渠道：包括挖方渠段和填方渠段。 1.2.1下XX隧洞：建筑物位于XX省XX市XX县下XX村西南，是南水北调中线工程大型建筑物之一，工程等别为Ⅰ等，主要建筑物的级别为1级，设计流量为60m3/s，加大设计流量为70m3/s。建筑物起点桩号（443+136），终点桩号（443+996），全长860m。 隧洞洞身段长705m，Ⅲ类围岩长305m，占洞长的43.2％；Ⅳ、Ⅴ类围岩长400m，占56.8％。隧洞纵坡1/9000，双洞线布置，洞身为无压流马蹄型断面，采用钢筋混凝土全断面衬砌。 隧洞进、出口段分别长70m、85m，均包括直线扭曲面段、矩形槽渐变段、检修闸室段、涵洞段四部分。 土质边坡采用浆砌石护砌；石质边坡采用锚杆及钢筋网喷射混凝土护砌。 1.2.2下XX分水口门：位于总干渠桩号（444+800）处，设计分水流量3m3/s，由进口段、闸室段、穿堤涵洞段三部分组成。建筑物总长度36.3m。 1.2.3西XX公路桥：位于总干渠桩号（444+905）处，中心线与总干渠中心线的夹角为90o，为下承式桁架拱桥。下承式桁架拱桥上部结构由两片桁架梁组成，桁架梁采用C30混凝土预制。在两片桁架端部、上弦杆跨中等部位现浇C25混凝土横向联系梁，下弦杆铺设预制C30混凝土桥面板。桥面板上设2层铺装，下层为C30防水混凝土三角垫层，桥面横坡为1%，上层为厚5cm沥青混凝土路面。桥面设竖曲线以保证桥面雨水排向两岸。桥两侧设安全带和钢管栏杆。左、右岸引道长均为173m，引道纵坡为5.0%，跨中竖曲线半径2000m。桥墩为桩柱式，桩径为110cm，桥柱直径100cm，柱顶设系梁。台柱、灌注桩及系梁混凝土均采用C25。 1.2.4XX公路桥：位于总干渠桩号(447+730)处，中心线与总干渠中心线的夹角为90o，为35m跨钢筋混凝土预应力T梁桥，单跨布置，预应力T梁采用C40混凝土预制，预应力钢筋采用24φ5冷拔碳素圆钢丝束。T梁翼板标准宽度160cm，边梁宽度根据实际情况调整，梁高200cm。左、右岸引道长均为176m，引道纵坡为3.0%，跨中竖曲线半径2500m。桥墩为桩柱式，桩径为120cm，桥柱直径110cm，盖梁宽130cm，高80cm。桥台为扩基U型浆砌石桥台，采用M7.5砂浆砌筑。桩基混凝土强度等级为C25，墩柱、盖梁为C30。 1.2.5西XX沟排水涵洞位于总干渠桩号445+025.2处，由进出口连接段、渐变段、洞身段等组成。 进出口渐变段两岸为八字和圆弧混凝土重力式挡土墙，进口墙顶高程55.27m，长25m，出口墙顶高程55.02m，长30m，底部采用0.4m厚浆砌石防护。 洞身段为一联3孔钢筋混凝土箱形结构，单孔过水断面尺寸4.0m×3.5m。洞身长90m， 10m设一道伸缩沉陷缝，分缝处设截渗环和双道橡胶止水带。 进出口连接段做为下游消能防冲的一部分，进口段长74.0m，出口段长57.06m，采用0.5m厚浆砌石护坡，0.4m厚浆砌石护底。 出口设消力池，池长12.0m，池深0.5m，底部采用0.5m厚钢筋混凝土防护。 出口尾部设防冲槽，底宽2.0m，槽深2.0m。 1.2.6东XX沟排水涵洞位于总干渠桩号445+821.7处，由进出口连接段、渐变段、洞身段等组成。 进出口渐变段两岸为八字和圆弧混凝土重力式挡土墙，进口墙顶高程56.2m渐变至54.0m，长20m，出口墙顶高程54.0m渐变至56.0m，长20m，底部采用0.5m厚钢筋混凝土和0.4m厚浆砌石防护。 洞身段为一联2孔钢筋混凝土箱形结构，单孔过水断面尺寸4.0m×4.0m。洞身长84m， 10m设一道伸缩沉陷缝，分缝处设截渗环和双道橡胶止水带。 进出口连接段做为下游消能防冲的一部分，进口段长30.0m，出口段长57.06m，采用0.5m厚浆砌石护坡，0.4m厚浆砌石护底。 另外，东XX沟排水涵洞兼有交通要求，为保证行车时涵洞结构安全，除底板上铺设10cm厚高标号混凝土磨耗层外，并在洞底两侧分设宽25cm、高25cm路缘石，路缘石下设排水管；为限制超高车辆进洞，并在进、出口设置了分道隔离墩和防撞拦杆。 1.2.7西水北南沟排水倒虹吸：位于总干渠桩号（448+080）处，中心线与总干渠中心线的夹角为77o，建筑物洪水标准按50年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核，设计洪水流量67m3/s，校核洪水流量113m3/s。倒虹吸管身段面为3孔2.6×2.6m箱涵，由进出口连接段、渐变段、拦沙池和管身段等部分组成。建筑物总长度179.5m。 1.2.8本标段总干渠明渠段总长5220m，其中本标段起点至下XX隧洞进口之间长度为688.4m，下XX隧洞出口至本标段终点之间长度为4531.6m。设计流量为60m3/s，加大设计流量为70 m3/s。隧洞进口明渠底宽12.5m，内边坡1：0.75，纵坡1/22000，渠内设计水深4.3m；隧洞出口明渠底宽7.0m，内边坡1：2.5，纵坡1/22000～1/24000，渠内设计水深4.3m。渠道以挖方、填方各半,兼有半挖半填，在下XX隧洞进出口渠段有690m石渠，其他均为土渠。渠道两侧开口线以外均设置防洪堤或防护埝。 土渠渠道过水断面型式为梯形，采用现浇混凝土衬砌，衬砌厚度边坡厚10cm，底板厚8cm，特殊部位适当加厚，衬砌高程至一级马道。混凝土衬砌板纵、横向约4m分一条缝（渠坡纵向为切半缝，缝宽1cm），其它为通缝宽2cm，缝上部填2cm厚明渠专用聚硫密封胶，下部填聚乙烯闭孔泡沫塑料板。约3000m渠段铺复合土工膜加强防渗，约1700m渠段铺设聚苯乙烯泡沫塑料板防冻胀。 石渠渠道过水断面型式为梯形，采用现浇混凝土衬砌，衬砌厚度边坡、渠底均15cm，衬砌高程至一级马道。混凝土衬砌板纵、横向约8m分一条缝，均为通缝宽2cm，缝上部填2cm厚明渠专用聚硫密封胶，下部填聚乙烯闭孔泡沫塑料板。 一级马道以上渠道内坡和半挖半填及全填段渠道外坡采用六角空心混凝土框格（边长20cm，宽3cm，厚10cm）内植草皮防护，填高大于8m的渠段外坡脚设置水平排水并做高约2.0m的干砌石护坡。内外侧坡面采用排水沟（管）排水。挖方段自堤顶防护埝开始设8m宽林带，填方段渠道外坡脚以外设8m宽林带。两侧林带外设截、导流沟，并采用浆砌石护坡。截流沟外1m处设隔离网栏，采用浸塑金属网格和φ48浸塑钢管为主要材料，网栏高度2.0m，间隔2.0m设一混凝土支座，支座长、宽、高分别为0.4m、0.4m、0.5m。在渠道一级马道（或堤顶）设运行维护道路，路面净宽4m，右侧为沥青混凝土路面，左侧为泥结碎石路面。渠内侧及填方段渠外侧设路缘石和警示柱。 1.2.9本标段总干渠工程涉及金属结构设备的建筑物有下XX隧洞和下XX分水口门。 下XX隧洞共2孔，涉及金属结构设备的建筑物包括：进口检修闸和出口检修闸。进口检修闸设置1扇检修闸门及其启闭设备；出口检修闸设置1扇检修闸门及其启闭设备。该建筑物共有2扇检修闸门，2台电动葫芦，闸门主要材料为Q235B，埋件主要材料为Q235B、1Cr18Ni9Ti，金属结构设备总重量50.8t。 下XX分水口门共1孔，该闸设置1孔检修门槽，1扇平面滑动铸铁工作闸门，1台手电两用螺杆式启闭机。平面滑动铸铁工作闸门材料为HT20-40，检修门槽埋件材料为Q235B，金属结构设备总重量5.6t。 上述2个建筑物共有2扇检修闸门，2台电动葫芦，1孔检修门槽，1扇平面滑动铸铁工作闸门，1台手电两用螺杆式启闭机。金属结构设备总重量56.4t。 2. 水文气象和工程地质 2.1水文气象 本标段属温带和暖温带大陆性季风气候区，季节性差别显著。据渠线附近气象站资料统计，极端最低气温-24.7oC，极端最高气温41.9oC，多年平均风速2.2m/s，最大风速28m/s，风向为WNW；全年平均无霜期为180d，最早初霜日期为10月18日，最晚终霜日期为4月20日；多年平均冰冻天数为68d，最早结冰期为11月21日，最晚解冻期为3月18日。最大冻土深度75cm，多年平均水面蒸发量1571mm（20cm蒸发皿）；多年平均日照时数2590h。多年各月平均气温见表1-1。 表1-1 多年各月平均气温表（℃） 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 年 气温 -5.1 -2.2 5.1 13.7 20.0 24.5 26.0 24.6 19.6 12.7 4.0 -3.0 11.7 本流域年平均降水量700mm，七、八月份约占年降水量的70%。降水量年际变化较大，丰水年与枯水年降水量相差3倍左右。中上游紫荆关附近距狼牙山暴雨中心较近，是本流域降水量最大的区域，向西、北和东侧降水量则逐渐减少。 2.2 工程地质 2.2.1地质概况 2.2.1.1地形地貌 本渠段位于太行山东麓与华北平原的接壤地带，地形总体呈西高东低之势。渠段内为丘陵地貌形态，总长6080m，其中下XX隧洞860m，渠道长5220m。 2.2.1.2地层岩性 本渠段地表多被第四系地层覆盖，根据地质测绘和钻孔揭露，本渠段发育的地层岩性主要有：蓟县系铁岭组白云岩，青白口系下马岭组页岩，长龙山组石英砂岩、页岩，新生界第四系松散地层及人工堆积物。 2.2.1.3地质构造 本渠段地处三级构造单元太行山隆起东部边缘，与三级构造单元的XX断陷接壤。主要区域断裂构造有八宝山断裂、通县～南苑断裂、大兴断裂、XX断裂、XX断裂、东XX断裂、徐水断裂、紫荆关断裂。 依据国家地震局分析预报中心2004年4月提出的《南水北调中线工程沿线设计地震动参数区划报告》，本渠段地震动峰值加速度为0.10g(相当于地震基本烈度Ⅶ度区)。 2.2.1.4水文地质条件 渠段内地下水主要为岩溶裂隙水。主要赋存于白云岩、灰岩岩溶裂隙及孔洞含水层中，分布于低山丘陵区。具强或极强透水性，富水性强或较强。地下水位在渠底以下，对渠道施工影响不大。渠段内地表水及地下水对混凝土均无腐蚀性。 2.2.2下XX隧洞工程地质条件及评价 2.2.2.1地形地貌 本区属太行山东麓与华北平原过渡地带的丘陵区，隧洞穿过的西武山为一条走向NW～SE山脉的近末端，山顶高程160.0～170.0m，进出口为坎状梯田，地面高程65.0～70.0m。 西武山为剥蚀丘陵，山顶基岩裸露，冲沟较为发育。进口有两条冲沟，呈“V”字形断面。出口冲沟呈分枝状，切割深度3～6m，冲沟两侧及沟底基岩出露。 2.2.2.2地层岩性 建筑物区地层岩性由老至新分别为： ①蓟县系铁岭组(Jxt)：中厚层青灰色、灰白色含燧石条带白云岩，岩石坚硬，岩层走向NW310°～330°，倾向NE，倾角15°～30°，在隧洞出口地表局部出露。 ②青白口系下马岭组(Qnx)：主要由页岩、砂质页岩组成。页岩呈灰紫色、紫红色，灰黄色，页片状，岩质软弱。页岩有层间小揉皱，具轻微变质。洞身岩层产状走向NW3200～330°，倾向SW，倾角10°～25°；出口处岩层产状走向NW320°～330°，倾向NE，倾角25°～35°。本层主要分布在洞身（443+550）至出口段。 ③青白口系长龙山组(Qnc)：主要由石英砂岩、粉砂岩、页岩组成。 页岩:灰色、黄色，呈页片状，有层间小揉皱；粉砂岩：灰色、灰白色、青灰色，砂粒成分为石英；中粗粒石英砂岩：灰白色、青灰色，岩石硬脆，有石英岩脉侵入。岩层走向NE10°～30°，倾向NW∠15°～32°。 ④第四系中更新统坡残积（dl+elQ2）：红褐色粘土夹碎石，碎石含量30％～70％，成分以白云岩为主。主要分布在隧洞出口及冲沟，层厚1～3m。 ⑤第四系上更新统中段冲洪积（）：黄土状壤土，灰黄色，干燥～稍湿，硬塑，厚2～4m，有垂直节理及大孔隙，并含有大量的植物根系。主要分布在进、出口梯田部位。 ⑥第四系全新统上段坡残积（）：由壤土、粘土夹碎石组成，厚度0.2～6m。分布在冲沟及部分地表。