关于南水北调中线干线穿黄方式的探讨
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中文科技期 刊数 据库 （ 文摘版 ） 工程技术
水电工程
２ ０ １ ５ 年 ８月 ・ １ １ ３ ・
关于 南水北 调中线干线穿黄方 式的探讨
姬 国 强
南水北调 中线干线工程 建设 管理局 河南分局 河南郑州
４ ５ ０ ０ ０ ０
摘要 ：穿黄工程是 南水北调 中线总干渠 穿越黄河的关键 性工程 ，工程任务是安全有效地将 中线调水从 黄河南岸输送到黄 河北 岸。在 水量丰沛时，视需要向黄河补水。早 在上世 纪五十年代 ，国家便开始进行南水北调 中线 工程 的规划设计，并组织相 关单位 对调水穿黄工程 进行 了长时间的研究工作 ， 研 究穿黄 的方式主要集 中在隧洞和渡槽 两种型 式之 间， 随着盾构施 工技术 理、 设计安 全可靠 、施 工 技术较为成熟、建设工期短 、工程投 资少 、 运 行管理维护方便 、 长期运行有保障等特点，现 分述如下 。 （ １ ） 渡槽 工程 布置对 下游河势及 黄河行洪 影响小 ；渡槽 为 明流输水 ， 有较大富余水头， 可用于优化黄河 以北总干 渠布置 。 （ ２ ） 渡槽 结构简单 ，属 常规技术 ，渡槽槽体 为简支预 应力 混凝土 ｕ形槽 ，受力条件 好，采用 的预应力技 术成 熟，结构 ２ ６ ５ ｍ＇ ／ ｓ ，加 大 流 量 为 ３ ２ ０ ｍ ／ ｓ 。 国家在上世纪五十年代便开始进行 南水 北调 中线 工程 的规 安全可靠 ；下部结构采用混凝土灌注 桩基础 ，该基础型式在桥 划设计， 并组织相关单位对穿黄工程进行 了长 时间的研究工作 ， 梁工程 中应用非常广泛 ，属常规技术。结构设计 留有余地 ，工 研究穿黄 的方式主要集 中在隧洞和渡槽两种方式之间。 程安全系数较大 。 （ ３ ） 穿黄 渡槽槽 体采用高 性能混凝 土，并采用工厂 预制 ， ２ 穿黄隧洞方案分析 穿黄隧洞方案的核心优点是与穿黄河段河势、防洪均无实 架桥机架 设，槽体混凝土浇筑质量好 ，结构的耐久性有可靠 的 质性相互影响，加 上我 国近年盾构施工技术成熟 ，施工质量和 保 证 。 工期有保证。隧洞位 于地下 ，与地面结构相 比，可免受温度、 （ ４ ） 建设工期较短 ， 工期易于保证， 渡槽方案采用工厂预制、 冰冻 、大风、意外灾害等不利 因素影 响，耐久性好 ，同时检修 架桥机法施工，工 期主要 由下部基础施工工期控制 。相对隧洞 期人员和车辆可进洞检 修维护 ，满足正常维护与检修要求。 方案而言，渡槽施 工工 期相对较短 。 （ １ ） 穿黄 隧洞在河床 下方 穿越 ，经河工模 型试验 、数 学模 （ ５ ） 渡槽方案 工程投 资较 小，投 资风险小 。因为渡槽工程 型计算和专家审查认为隧洞工程布置对河势 、防洪无实质性 的 设计和施工均为常规技 术，所 以施工 中相对风险小，施 工工期 相互影 响。穿黄隧洞 出口工作闸 门按节制 闸设计 ，通过对 闸门 和投资易于控制，黄河上的多座桥梁工程实例证明了这 一点。 开度 的调 节 ，可 以控 制 工 程 起 点 水 位 为 常 水位 ，较 好 地 满 足 总 ４ 结论 及 评 议 隧洞方案 和渡槽 方案 均能满 足总干 渠输水 规模和 运用 要 干渠上 、下游水位衔接要求 。穿黄线路南岸邙 山临河 ，受黄河 主流项冲 ，形成高 陡岸坡 ，为避免大规模 的Ｉ 临河边坡工程和护 求 ，在技术上总体均属可行。隧洞方案 ，基本不存在 由于高含 岸工程 ，隧洞进 口远离河岸布置 ；结合运用与检修要求 ，经 多 沙水流冲刷可能引起的砂层位移影响隧洞 安全 问题 ，工程布置 洞身的双层衬砌分别承受 内、外水压 力， 方案 比较 ， 推荐南岸斜井进、北岸竖井出的穿黄 隧洞布置方案 ， 和 结构设计基本合理 ， 具有技术难度较低 ，工程投资较省的优点 。 分缝 、防水结构措施可 以保证隧洞安全运用 ，结构抗震性能较 （ ２ ） 穿黄隧洞 最大的结构特 点是无 上部结构 与下部结构 之 好；盾构技术 日渐成熟，能够满足质量和工期要求；具备维护、 分 ，除衬砌结构外，无 需配 置大 型基础工程 ，结构简单，技 术 检修条件 ，对河道生态与环境影响较 小。 性能好 。选用双层衬砌 ，中间用 防水弹性垫层分隔 ，内、外衬 渡槽方案 ，工程布置和结构设计基本合理，槽身结构简单， 分别单独承担 内部和外部荷 载，做到 受力 明确 ，安全可靠。此 受力条件 较明确 ， 混凝土灌注桩加固基础属常规基础处理措施， 外基本不存在 由于高含沙水流冲刷 引起砂层位移等影响隧洞安 有成功经验，结构 设计采取抗震措施后，可以满足抗震设计要 求 ；工 程 正 常 维护 、检 修 较 为方 便 。 由于 渡槽 身较 重 ， 该设 备 全 的 问题 。 （ ３ ） 耐久性 方面 ，穿黄隧洞流 速低 ，无 空蚀 问题 ；隧洞 进 从 研 制 到 投 入 生产 需要 一个 过 程 ，对 施 工 质 量 和工 期存 在 不 确 口段设有截石坑 ，用 以防止推移质进洞 ，可 以最大 限度上保证 定 因素 。 洞 内无淤积 、无磨蚀 问题 。隧洞位于地下，免 受温度 、冰冻 、 两方案经技术经济等因素的综合 比较，从隧洞 方案对黄河 大风 、意外荷载 （ 包括战争 ）等不利因素 的影 响，耐久性好 。 冲淤变化、河势影响、生态 与环境影 响、施工及运行风 险相对 采 用 双 层 衬 砌 ，各 层 衬 砌 独 立 工 作 ， 可长 期 安 全 运 行 。 较 小 ，且 为 该 河 段 开 发 留 有较 大 余 地 等 方 面 考 虑 ， 隧 洞 方 案 相 （ ４ １ 盾构 法施工 技术成 熟，国 内、外均 有大量工程 经验 。 对更为适合 。 根据本工程设计条件和地质条件 ，选用泥水平衡盾构机是合适 参考文献 １ 】 张艳如 ， 于贺龙 ， 梁 崇谦 ． 南水 北调东 线穿 黄隧洞施 工技术 的，此外对不 良地质条件的处理 ，有丰 富的经验可 资借鉴 ，能 【 研究 Ｕ ］ ． 山 西建 筑 ， ２ ０ ０ ８ （ ０ ８ ） ： ３ ４ ． 够 满 足 工 程 质 量 和 工 期 的要 求 。 穿黄工程是 南水北调 中线 总干渠穿越黄河 的关键性工程 ， 位于郑 州市以西约 ３ ０ ｋ ｎ 处，于孤 柏山湾横穿黄河 。工程 的主 ｉ 要任务是安全有效地将 中线调水从黄河南岸 输送 到黄河北岸 ， 根据南水北调工程总体规划， 中线工程采取分期建设方式进行。 中线 一期工程多年平均调水量 ９ ５亿 ｍ３ ，穿黄工程设计流量 为
最终选用的是隧洞方案，目 前穿黄隧洞已经顺利通水，现就该干线渠道穿过黄河的两种方式做一简单讨论，希望能为大家提供借
鉴价值。
关键词 ：南水北调；穿黄 方式；干 线渠道
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｖ６ ８
１’ 工 程 概 况
文献 标 识 码 ：Ａ
文章 编 号 ： １ ６ ７ １ － ５ ５ ８ ６（ ２ ０ １ ５ ）４ ３ － ０ １ １ ３ — ０ １
水电工程
２ ０ １ ５ 年 ８月 ・ １ １ ３ ・
关于 南水北 调中线干线穿黄方 式的探讨
姬 国 强
南水北调 中线干线工程 建设 管理局 河南分局 河南郑州
４ ５ ０ ０ ０ ０
摘要 ：穿黄工程是 南水北调 中线总干渠 穿越黄河的关键 性工程 ，工程任务是安全有效地将 中线调水从 黄河南岸输送到黄 河北 岸。在 水量丰沛时，视需要向黄河补水。早 在上世 纪五十年代 ，国家便开始进行南水北调 中线 工程 的规划设计，并组织相 关单位 对调水穿黄工程 进行 了长时间的研究工作 ， 研 究穿黄 的方式主要集 中在隧洞和渡槽 两种型 式之 间， 随着盾构施 工技术 理、 设计安 全可靠 、施 工 技术较为成熟、建设工期短 、工程投 资少 、 运 行管理维护方便 、 长期运行有保障等特点，现 分述如下 。 （ １ ） 渡槽 工程 布置对 下游河势及 黄河行洪 影响小 ；渡槽 为 明流输水 ， 有较大富余水头， 可用于优化黄河 以北总干 渠布置 。 （ ２ ） 渡槽 结构简单 ，属 常规技术 ，渡槽槽体 为简支预 应力 混凝土 ｕ形槽 ，受力条件 好，采用 的预应力技 术成 熟，结构 ２ ６ ５ ｍ＇ ／ ｓ ，加 大 流 量 为 ３ ２ ０ ｍ ／ ｓ 。 国家在上世纪五十年代便开始进行 南水 北调 中线 工程 的规 安全可靠 ；下部结构采用混凝土灌注 桩基础 ，该基础型式在桥 划设计， 并组织相关单位对穿黄工程进行 了长 时间的研究工作 ， 梁工程 中应用非常广泛 ，属常规技术。结构设计 留有余地 ，工 研究穿黄 的方式主要集 中在隧洞和渡槽两种方式之间。 程安全系数较大 。 （ ３ ） 穿黄 渡槽槽 体采用高 性能混凝 土，并采用工厂 预制 ， ２ 穿黄隧洞方案分析 穿黄隧洞方案的核心优点是与穿黄河段河势、防洪均无实 架桥机架 设，槽体混凝土浇筑质量好 ，结构的耐久性有可靠 的 质性相互影响，加 上我 国近年盾构施工技术成熟 ，施工质量和 保 证 。 工期有保证。隧洞位 于地下 ，与地面结构相 比，可免受温度、 （ ４ ） 建设工期较短 ， 工期易于保证， 渡槽方案采用工厂预制、 冰冻 、大风、意外灾害等不利 因素影 响，耐久性好 ，同时检修 架桥机法施工，工 期主要 由下部基础施工工期控制 。相对隧洞 期人员和车辆可进洞检 修维护 ，满足正常维护与检修要求。 方案而言，渡槽施 工工 期相对较短 。 （ １ ） 穿黄 隧洞在河床 下方 穿越 ，经河工模 型试验 、数 学模 （ ５ ） 渡槽方案 工程投 资较 小，投 资风险小 。因为渡槽工程 型计算和专家审查认为隧洞工程布置对河势 、防洪无实质性 的 设计和施工均为常规技 术，所 以施工 中相对风险小，施 工工期 相互影 响。穿黄隧洞 出口工作闸 门按节制 闸设计 ，通过对 闸门 和投资易于控制，黄河上的多座桥梁工程实例证明了这 一点。 开度 的调 节 ，可 以控 制 工 程 起 点 水 位 为 常 水位 ，较 好 地 满 足 总 ４ 结论 及 评 议 隧洞方案 和渡槽 方案 均能满 足总干 渠输水 规模和 运用 要 干渠上 、下游水位衔接要求 。穿黄线路南岸邙 山临河 ，受黄河 主流项冲 ，形成高 陡岸坡 ，为避免大规模 的Ｉ 临河边坡工程和护 求 ，在技术上总体均属可行。隧洞方案 ，基本不存在 由于高含 岸工程 ，隧洞进 口远离河岸布置 ；结合运用与检修要求 ，经 多 沙水流冲刷可能引起的砂层位移影响隧洞 安全 问题 ，工程布置 洞身的双层衬砌分别承受 内、外水压 力， 方案 比较 ， 推荐南岸斜井进、北岸竖井出的穿黄 隧洞布置方案 ， 和 结构设计基本合理 ， 具有技术难度较低 ，工程投资较省的优点 。 分缝 、防水结构措施可 以保证隧洞安全运用 ，结构抗震性能较 （ ２ ） 穿黄隧洞 最大的结构特 点是无 上部结构 与下部结构 之 好；盾构技术 日渐成熟，能够满足质量和工期要求；具备维护、 分 ，除衬砌结构外，无 需配 置大 型基础工程 ，结构简单，技 术 检修条件 ，对河道生态与环境影响较 小。 性能好 。选用双层衬砌 ，中间用 防水弹性垫层分隔 ，内、外衬 渡槽方案 ，工程布置和结构设计基本合理，槽身结构简单， 分别单独承担 内部和外部荷 载，做到 受力 明确 ，安全可靠。此 受力条件 较明确 ， 混凝土灌注桩加固基础属常规基础处理措施， 外基本不存在 由于高含沙水流冲刷 引起砂层位移等影响隧洞安 有成功经验，结构 设计采取抗震措施后，可以满足抗震设计要 求 ；工 程 正 常 维护 、检 修 较 为方 便 。 由于 渡槽 身较 重 ， 该设 备 全 的 问题 。 （ ３ ） 耐久性 方面 ，穿黄隧洞流 速低 ，无 空蚀 问题 ；隧洞 进 从 研 制 到 投 入 生产 需要 一个 过 程 ，对 施 工 质 量 和工 期存 在 不 确 口段设有截石坑 ，用 以防止推移质进洞 ，可 以最大 限度上保证 定 因素 。 洞 内无淤积 、无磨蚀 问题 。隧洞位于地下，免 受温度 、冰冻 、 两方案经技术经济等因素的综合 比较，从隧洞 方案对黄河 大风 、意外荷载 （ 包括战争 ）等不利因素 的影 响，耐久性好 。 冲淤变化、河势影响、生态 与环境影 响、施工及运行风 险相对 采 用 双 层 衬 砌 ，各 层 衬 砌 独 立 工 作 ， 可长 期 安 全 运 行 。 较 小 ，且 为 该 河 段 开 发 留 有较 大 余 地 等 方 面 考 虑 ， 隧 洞 方 案 相 （ ４ １ 盾构 法施工 技术成 熟，国 内、外均 有大量工程 经验 。 对更为适合 。 根据本工程设计条件和地质条件 ，选用泥水平衡盾构机是合适 参考文献 １ 】 张艳如 ， 于贺龙 ， 梁 崇谦 ． 南水 北调东 线穿 黄隧洞施 工技术 的，此外对不 良地质条件的处理 ，有丰 富的经验可 资借鉴 ，能 【 研究 Ｕ ］ ． 山 西建 筑 ， ２ ０ ０ ８ （ ０ ８ ） ： ３ ４ ． 够 满 足 工 程 质 量 和 工 期 的要 求 。 穿黄工程是 南水北调 中线 总干渠穿越黄河 的关键性工程 ， 位于郑 州市以西约 ３ ０ ｋ ｎ 处，于孤 柏山湾横穿黄河 。工程 的主 ｉ 要任务是安全有效地将 中线调水从黄河南岸 输送 到黄河北岸 ， 根据南水北调工程总体规划， 中线工程采取分期建设方式进行。 中线 一期工程多年平均调水量 ９ ５亿 ｍ３ ，穿黄工程设计流量 为
最终选用的是隧洞方案，目 前穿黄隧洞已经顺利通水，现就该干线渠道穿过黄河的两种方式做一简单讨论，希望能为大家提供借
鉴价值。
关键词 ：南水北调；穿黄 方式；干 线渠道
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｖ６ ８
１’ 工 程 概 况
文献 标 识 码 ：Ａ
文章 编 号 ： １ ６ ７ １ － ５ ５ ８ ６（ ２ ０ １ ５ ）４ ３ － ０ １ １ ３ — ０ １