南水北調北汝河渠道倒虹吸工程地質問題分析

按照初步設計階段的勘察精度,對南水北調中線工程瀑河渠道倒虹吸進行了勘察工作,查明了建筑物區(qū)的水文地質及工程地質條件,對建筑物區(qū)的地質條件進行了認真的分析及評價,給設計人員提供了可靠的巖土體物理力學參數。

該工程位于地質條件較為復雜的河道上,孔隙裂隙承壓水水頭較高,且不連通,造成基礎破壞。在基礎處理上,根據現場降水實驗及各探測孔水位數據確定相應的處理方案,通過相應的排水、降水的處理,觀測斷面無沉降及隆起變化,確保了后續(xù)工作的順利實施。

以南水北調中線河北省段3座穿寬淺游蕩性河道倒虹吸工程河工模型試驗實測結果為基礎,并應用3個束窄水流局部沖深估算公式對局部最大沖深進行計算分析,基于口門內流態(tài)及沖刷特征的多樣性,對3個沖刷公式假設條件的符合性及沖深估算精度進行了探討。

洨河倒虹吸是南水北調中線工程大型河渠交叉建筑物之一。本工程通過地質測繪、勘探、原位測試、室內試驗等方法,查明了建筑物場區(qū)地質條件及存在的主要工程地質問題,為設計提供了可靠的地質依據。對應不同的工程地質問題,采取了相應的工程措施,地基開挖后地質條件與原預計基本相符,保證了順利施工安全。至2011年2月,建筑物基礎及建基基本完成。

邢清干渠橫穿華北平原中部,穿越多條河流及交通干線,沿線地質條件復雜,涉及多個工程地質問題,其中軟弱地基沉降變形及水土腐蝕性,將影響長距離管道輸水的工程安全及工程壽命,需要專門設計處理。

南拒馬河渠道倒虹吸建筑物地基為漂卵石為主的工程地質條件，采取襯挖方法進行勘察是經濟可行的，漂卵石層作為倒虹吸的地基可滿足設計要求。

十八里河為季節(jié)性河流，為賈魯河的支流，十八里河倒虹吸工程為一綜合建筑物，在右岸布有節(jié)制閘及退水閘。工程區(qū)屬粘性均一結構，工程區(qū)多為挖方，最大挖深達19m，存在邊坡穩(wěn)定問題，地下水位高于倒虹吸底板，應做好排水工作。針對建筑物主要存在的工程地質問題進行了分析、評價。尤其對施工排水問題進行了分析、評價，對工程的設計、施工具有指導意義。

沁河渠道倒虹吸工程區(qū)第④層、第⑥層承壓水基坑突涌臨界高程高于基底,倒虹吸基坑開挖過程中存在承壓水頂托破壞問題?；油挥慨a生大量涌水、涌砂,不僅給施工帶來困難,重者毀壞地基,因此為保證施工順利進行,必須采取有效的排水降壓措施,將地下水位降至開挖深度的安全高程以下。

本文是南水北調工程初設階段某河渠交叉倒虹吸地質勘察的技術成果,因其場區(qū)水文工程地質情況復雜,工程難度大,具有代表性,在此擇取其主要技術問題與同行交流。

瀑河渠道倒虹吸為南水北調中線京石段應急供水工程上的一座大型河渠交叉建筑物,該交叉建筑物位于瀑河上庫修建后庫區(qū)尾部,其交叉建筑物的軸線和形式不但要考慮河道地形、地質、回水淹沒等多種因素,還要考慮水庫回水的影響,其軸線選擇不同于其他建筑物。

白馬河渠道倒虹吸工程是南水北調中線漳古段重要的控制建筑物，由于工程工期緊，施工任務重，在保證工程質量的前提下，采取了必要的措施，進行了高溫季節(jié)施工，保證了工程總體進度目標實現，確保了南水北調中線漳古段工程順利通水。

用二維線性有限元對南水北調中線工程淇河倒虹吸箱型結構進行了仿真分析,使用國際知名軟件ansys建立了計算模型,模擬了倒虹吸箱型結構在兩種工況作用下的變形情況,最大水平位移為2.13cm,最大垂直位移為13.93cm,最大不均勻垂直位移為5.5cm。為淇河倒虹吸箱型結構設計提供了有價值的參考資料。

北易水倒虹吸是南水北調中線京石段應急供水工程(石家莊至北拒馬河段)穿越易水河的大型交叉建筑物。為加快施工進度,積極采用四新技術和相應的施工工藝。如高壓噴射灌漿應用于圍堰防滲、伸縮式軌道布料機澆筑混凝土、高強鋼絲(格賓網)石籠及鋼塑復合拉筋帶應用于導流堤防沖等。實踐表明,這些新技術在工程中取得了良好的應用效果。

白河倒虹吸是南水北調中線工程陶岔—魯山段總干渠穿越白河干流的大型河渠交叉建筑物,全長1337m,在河渠交叉建筑物設計中具有一定的代表性。通過簡要介紹工程概況,結合工程水文、地形地質條件,從建筑物的軸線選擇、河渠交叉型式選擇及長度選擇等方面,詳細闡述了河渠交叉建筑物總體布置方案比選原則,通過對倒虹吸管的埋深、型式及孔數選擇,闡述了渠道倒虹吸管身段的布置原則。總結了渠道倒虹吸工程布置設計的基本思路。

結合南水北調中線焦作渠段地形地貌、地層巖性、水文地質條件,對焦作渠段主要存在的黃土狀土濕陷、巖土膨脹性、施工降排水和邊坡穩(wěn)定等問題進行了論述、評價,并提出了合理化的處理結論或建議,對南水北調中線焦作渠段工程設計、施工具有指導意義.

午河渡槽是南水北調中線一期工程大型河渠交叉建筑物之一,其場地的主要工程地質問題有3個:兩岸壤土濕陷性問題、n1軟巖漏漿及軟弱段問題、基坑排水問題。現對這3個問題進行了深入分析,并針對工程的具體情況,提出了合理的處理方法。特別是午河兩岸壤土的濕陷性問題,在太行山前具有廣泛的代表性,可供類似工程借鑒和參考。

南水北調中線工程北易水倒虹吸工程施工項目多、基坑開挖深度大、立體交叉和高空作業(yè)多,存在多種重大危險源,如坍塌、傾覆、物體打擊、機械傷害、觸電、高空墜落等。因此安全管理項目多、難度大。在施工過程中,施工安全管理機構和人員通過理清安全工作思路,轉變安全管理理念,嚴格落實安全責任制度,制定并認真落實安全技術措施,確保了北易水工程倒虹安全目標的實現。

穿漳河倒虹吸工程為明挖式現澆混凝土有壓箱涵,基坑最大開挖深約22m,基坑底面有地下水頭16.8m,地層為強透水地基,基坑開挖過程中可能遇到基坑涌水、涌砂問題和基坑臨時邊坡穩(wěn)定問題。從施工難度、環(huán)境影響、經濟性等方面,對基坑降排水方案進行了比選,根據現場情況,結合原型試驗成果,決定選取對周邊環(huán)境影響較小,適用于含卵石的砂礫石地質條件,能保證工期要求、降水要求、滲流控制要求、干地施工要求的基坑帷幕截滲方案。并對設計過程作了簡要敘述。

結合南水北調沁河倒虹吸管身的結構特點、施工質量和工程進度要求,設計了可移動式管身墻體模板和頂板模板移動車架,詳細介紹了其結構特點、功能原理及施工工藝,通過與傳統(tǒng)組合鋼模板和隧道模板臺車施工工藝的對比分析,得出結論:采用可移動式管身墻體模板和頂板模板移動車架,將帶來良好的施工質量和綜合效益。

專門為南水北調中線唐河倒虹吸工程設計制造的金屬結構設備,在其制造過程中,為了加質量、進度、投資控制,監(jiān)理進行了設備監(jiān)造.針對監(jiān)造過程中存在的問題,提出了將分散在南水北調中線各水工建筑物的金屬結構設備集中起來統(tǒng)一招標,擇優(yōu)選取設備生產廠家,擇優(yōu)選取設備監(jiān)造單位的建議,為迎接南水北調中線工程的全面開工建設提供借鑒.

對南水北調穿漳工程中的施工導流經驗進行了總結。穿漳河倒虹吸工程主體倒虹吸結構物穿越漳河河道,采用明挖方式施工。為保證基坑內主體工程的順利施工,需在工程一側布置導流明渠進行施工導流。應根據水文資料、結構形式等計算導流渠斷面尺寸,以滿足過流需求。該工程自2014年6月通水以來,未出現質量問題,得到了各方好評。

對南水北調穿漳工程中的施工導流經驗進行了總結.穿漳河倒虹吸工程主體倒虹吸結構物穿越漳河河道,采用明挖方式施工.為保證基坑內主體工程的順利施工,需在工程一側布置導流明渠進行施工導流.應根據水文資料、結構形式等計算導流渠斷面尺寸,以滿足過流需求.該工程自2014年6月通水以來,未出現質量問題,得到了各方好評.