南水北调中线工程穿黄隧洞关键技术研究

田志超

摘要：穿黄隧洞是南水北调中线穿越黄河的重要工程，其规模相对较大，地质条件具有较强的复杂性，且必须面对围土稳定、软土震陷、深度冲淤、河床游动及隧洞渗漏等多项问题。由此可见，穿黄隧洞的技术难度相对较高。因此为提高穿黄隧洞工程建设效率，确保各项施工环节顺利进行，本文通过调查与分析文献资料，围绕南水北调中线工程穿黄隧洞关键技术展开研究，以期可以为业内人员开展施工作业提供可靠依据。

关键词：南水北调；穿黄隧洞；关键技术

引言：在南水北调中线工程持续推进的背景下，由于穿黄隧洞是中线工程的重要建设内容，故而其逐渐受到社会关注。因此为保障南水北调中线工程整体建设质量，提高施工效率，有必要对穿黄隧洞施工加以重视，充分掌握该项施工环节的各项内容，并全面加强对穿黄隧洞的研究力度，了解各项关键技术，严格做好施工作业，以此克服穿黄隧洞中存在的困难，进而为施工作业的顺利完成提供保障，该点对推动南水北调中线工程建设具有重要意义。

1.穿黄隧洞中存在的困难

通过对穿黄隧洞进行分析，可发现其是我国首次通过大直径隧道穿越黄河的工程，在施工过程中存在许多困难，若未进行科学处理，必将对施工作业顺利完成及施工质量造成不良影响。针对穿黄隧洞存在的技术困难，其主要内容如下：①地质条件较差。首先，隧洞处在黄河河床下部的23米至35米深处，施工过程中承受的最大外水压力为45米，运行期受到的最大内水压力为52米。其次，隧洞的围土是含有水资源的砂土层，过河段以砂层为主，而邙山段主要是粉质壤土。在实际施工中，盾构机必须一次穿越长达3450米的过河段，并对软硬不均的地层进行有效应对^[1]。最后，通过地质勘探结果，可发现黄河河床内部极有可能存在枯树及孤石等多种障碍物，导致施工作业无法顺利进行；②工程结构的复杂性较强。穿黄隧洞的结构是双层衬砌结构，由于其属于我国首次采用的盾构施工输水隧洞，故而在施工过程中无法对其他工程实例进行借鉴。此外，穿黄隧洞的盾构始发井埋深数值较大，其外围支护地连墙的厚度与深度显著高于其他地连墙；③技术要求较高。在开展穿黄隧洞竖井地连墙施工及盾构始发加固等多项施工环节时，必须对我国先进施工设备进行利用，发挥各项先进技术手段的作用，以此才能确保各项施工顺利完成。在上述施工中，若施工人员未对施工技术进行科学利用或在操作施工设备时存在操作不当的现象，将导致施工效率及质量明显降低。
2.南水北调中线工程穿黄隧洞关键技术

2.1.地连墙关键技术

地连墙关键施工技术主要包括以下几项内容：①土体加固。在开展施工作业时，应对多头小直径深层搅拌进行利用，以此落实对导墙下部地连墙两侧土体的加固措施。在加固过程中，应将其深度控制在15米左右，以防止开槽时出现塌孔现象；②导墙施工。通过对导墙进行分析，可发现其不仅能够对槽孔进行定位，而且还能对机械行走产生支撑作用。地连墙导墙的形状是L型，施工人员在施工过程中应在墙后填土，并进行夯实；③成槽与固壁。应对液压铣槽机进行利用，以此实施成槽，进而提高施工效率及成槽精准性。在固壁操作中，应对优质泥浆进行利用，确保槽内泥浆液面的高度超过地下水位，且超出数值不小于1.5米。此外，应对槽段开挖结束到混凝土浇筑的时间进行严格把控；④钢筋笼制作与安装。应在专用平台上加工钢筋笼，提高加工操作的精准性，并对钢筋笼配置一定数量的桁架与抗剪钢筋，以提高起吊刚度。对吊点进行布置的过程中，应做好钢筋笼重心位置的计算工作，并以对称的形式进行布置，防止在下设与吊运过程中出现偏心或失衡等不良现象；⑤混凝土浇筑。在开展混凝土浇筑作业时，应对泥浆下直升导管法进行利用^[2]。在施工过程中，应对导管进行下设，直至其到达距离孔底15厘米左右的区域，并通过满管法进行浇筑，确保混凝土面上升速度超过每小时2米；⑥起拔接头板。在连接槽段时，应对铣接头与接头板进行利用。在一期槽混凝土浇筑结束的3小时至4小时后，应对接头板进行轻微活动，并在混凝土进入初凝状态后拔出接头板，通过液压铣槽机铣削二期槽孔。在接头板起拔设备力符合标准时，应采取相应措施，尽可能增加接头板的下设深度，以此实现对铣削工程量进行控制。
2.2.穿黄隧洞盾构施工

2.2.1.盾构始发

在盾构始发方面，其主要包括以下几项内容：①应通过具备可靠性的措施对始发端实施地基加固，并在始发过程中对地下水位进行严格把控；②应对延长管线与后配套分次下井始发的方法进行运用。在实际施工中，首先应下放盾构主机，其次配套置于地面，通过延长管线进行连接。在朝前掘进32米左右后，应下放连接桥与运用相应门架，以此进行同步注浆系统的安装作业。在掘进72米左右后，应对后配套系统进行下放，并进行连接调试，待形成整机后，继续向前掘进；③在盾构始发过程中，应做好对洞口防水密封及始发架等方面的监控工作，并落实始发时泥水压力的控制措施，提高施工安全性。

2.2.2.复杂地层下长距离掘进

针对该方面，施工人员应对以下内容给予重视：①必须做好相应的地质勘探作业，确保获取的地质资料具有良好的精准性，进而为后续施工奠定良好基础；②应对盾构机进行合理选择，确保其设计方面具备科学性，且能够与工程项目施工条件相匹配。在选择盾构机的过程中，必须对工程建设区域的地质条件进行考量，确保选择的盾构机能够满足施工要求，以防止对施工效率及质量造成不良影响；③必须严格依照标准落实施工组织与技术管理工作。在施工过程中，应对类似工程的刀具磨损经验进行结合，不断对泥浆参数采取优化措施，落实对掘进速度与盾构推进压力的调节操作。此外，应对背填注浆进行把控，确保掘进姿态符合标准，并采用具备合理性的施工方案，进而为盾构机“过河不换刀”目标的实现奠定基础；④应做好对盾构施工方面的风险识别与评估工作，并及时采取相应措施；⑤应通过现代先进技术对施工进度进行模拟，进而实现对施工方案进行有效优化。

2.3.内衬混凝土施工技术

该点主要包括以下内容：①开展施工作业前，应实施穿黄隧洞衬砌1:1仿真试验，以此围绕预应力张拉技术、防排水垫层敷设及内衬混凝土浇筑技术等展开研究，进而为后续施工提供技术支持；②应对先进浇筑设备进行利用，深层次挖掘不同浇筑技术的潜在价值，提高内衬混凝土浇筑效果。应对全圆穿行式钢模台车进行使用，并对每台车配备3套模板，以实现积极影响内衬施工效率；③应对类似工程的施工经验进行结合，以此对方案采取优化措施，提高施工流程规划的科学性及合理性。
2.4.防渗技术

在穿黄隧道防渗方面，应参考以下几项内容：①管片防渗。应对C50.W8预制混凝土进行利用，以此制作管片^[3]。在施工过程中，为防止管片拼装缝隙出现渗流现象，应在管片四周对沟槽进行设置，并放置相应的密封垫；②应在内衬与管片之间对弹性防排水垫层进行设置，实现有效隔开渗入的内外水分。垫层的组成部分是2张土工布与1张土工膜，其分别位于两侧与中间，具有良好的防渗漏水效果。

结束语：综上所述，穿黄隧洞施工难度相对较大，且具有较强的复杂性。因此应加大对穿黄隧洞的研究，掌握其涉及的各项关键技术，并对各项施工技术进行合理运用，深入挖掘不同技术的潜在价值，以实现有效应对施工中存在的困难，全面提高施工质量及效率。

参考文献：

[1]郑清君,仲生星.南水北调中线穿黄隧洞工程的技术难点分析和对策[J].隧道建设,2022,17(5).398-406.

[2]唐湘茜.南水北调中线穿黄工程勘察关键技术[J].水利水电快报,2019,40(10):6-7.

[3]吴德绪,倪晖.南水北调中线工程设计与重大技术问题研究[J].人民长江,2019,45(06):1-3.