本書為“南水北調中線一期工程技術叢書”之一。穿黃隧洞工程是南水北調中線一期工程的關鍵性工程，其中長達4.25km的穿黃隧洞采用盾構機施工，橫穿黃河河床，是中線總干渠的咽喉。穿黃隧洞工程規模大，地質條件復雜，需面對河床游動、深度沖淤、砂土地震液化、軟土震陷、隧洞滲漏、圍土穩定、高壓輸水安全與長期運用等一系列問題。本書針對穿黃隧洞工程的建設難點，對隧洞布置、水下軟土地層高壓輸水隧洞、飽和砂土地層大型超深豎井等方面的設計關鍵技術進行系統研究。本書較全面地總結穿黃隧洞工程設計與施工中的各項先進技術和工程經驗，可以為以后類似工程的建設提供借鑒和參考。
獲國家科技進步二等獎5項，曾獲全國工程設計大師、FIDIC百年優秀咨詢工程師、全國杰出專業技術人才、湖北省科學技術突出貢獻獎、首屆全國創新爭先獎狀等榮譽。
目錄
序
前言
南水北調中線一期工程簡介
第1章 穿黃工程建設條件 1
1.1 工程地理位置 1
1.2 工程任務與設計標準 1
1.2.1 工程任務 1
1.2.2 設計流量與可利用水頭 2
1.2.3 設計洪水標準 2
1.3 穿黃河段工程地質條件 3
1.3.1 地形地貌 3
1.3.2 區域地質 3
1.3.3 地層巖性 4
1.3.4 水文地質 5
1.3.5 主要工程地質問題 6
第2章 穿黃隧洞重大技術問題研究 9
2.1 研究概況 9
2.1.1 研究歷程 9
2.1.2 “十一五”計劃課題研究 10
2.2 隧洞布置方案研究 14
2.2.1 隧洞施工方案研究 14
2.2.2 隧洞總體布置研究 17
2.2.3 穿黃隧洞水力學試驗研究 25
2.3 隧洞襯砌結構研究 28
2.3.1 新型盾構隧洞預應力復合襯砌結構 28
2.3.2 盾構隧洞預應力復合襯砌的破壞模式 33
2.3.3 結構計算方法 34
2.3.4 復合結構的安全性評價 37
2.4 復合襯砌盾構隧洞1︰1 仿真試驗 39
2.4.1 試驗概況 39
2.4.2 仿真試驗模型設計 41
2.4.3 主要試驗成果 46
2.4.4 三維有限元數學模型計算 50
2.4.5 試驗研究主要結論 51
2.5 盾構隧洞結構縱向變形研究 52
2.5.1 沉降原因分析 52
2.5.2 縱向荷載 53
2.5.3 隧洞縱向變形計算方法 56
2.5.4 隧洞縱向變形計算成果 57
2.6 盾構隧洞結構抗震研究 59
2.6.1 地震動設計標準 59
2.6.2 隧洞圍土地層動力特性 59
2.6.3 中國水利水電科學研究院抗震研究成果 63
2.6.4 長江科學院新型盾構隧洞結構抗震研究成果 69
2.6.5 “十一五”國家科技支撐計劃新型盾構隧洞結構抗震研究成果 72
第3章 隧洞結構設計 75
3.1 穿黃隧洞工程布置 75
3.2 外襯管片結構設計 76
3.2.1 管片選型及分塊設計 76
3.2.2 管片構造設計 78
3.2.3 試掘進期間管片參數改進 81
3.3 內襯預應力結構設計 86
3.3.1 內襯結構 86
3.3.2 內襯預應力張拉階段縱向應力與張拉方案 88
3.3.3 錨索張拉動態控制 96
3.4 隧洞防水與排水設計 102
第4章 施工豎井設計 107
4.1 豎井結構與施工方案 107
4.1.1 豎井布置 107
4.1.2 豎井結構設計 108
4.1.3 豎井滲控設計 109
4.1.4 豎井施工方案 110
4.2 豎井結構計算 111
4.2.1 豎井設計標準與基本參數 111
4.2.2 豎井結構計算方法 112
4.2.3 豎井結構主要計算成果 113
4.3 北岸豎井加固設計 115
4.3.1 加固方案 115
4.3.2 高壓旋噴加固設計 117
第5章 穿黃隧洞工程施工 121
5.1 盾構隧洞施工 121
5.1.1 施工概況 121
5.1.2 盾構設備造型 122
5.1.3 盾構始發施工 126
5.1.4 隧洞掘進施工 129
5.1.5 盾構到達施工 132
5.2 隧洞內襯施工 133
5.2.1 施工方案選擇 133
5.2.2 外襯螺栓孔回填 135
5.2.3 排水彈性墊層安裝 136
5.2.4 內襯混凝土施工 137
5.2.5 內襯預應力施工 139
第6章 穿黃隧洞運行及安全監測 147
6.1 穿黃隧洞運行 147
6.1.1 充水試驗 147
6.1.2 輸水運行 148
6.2 穿黃隧洞安全監測 148
6.2.1 穿黃隧洞安全監測布置 148
6.2.2 運行前穿黃隧洞安全監測 151
6.2.3 通水運行期間穿黃隧洞安全監測 160
參考文獻164
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