南水北调中线干线工程京石段应急供水隧洞工程施工组织设计

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南水北调中线干线工程京石段应急供水隧洞工程施工组织设计

1.2.4魏村公路桥: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西车亭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DB52/T 1602-2021 聚乙烯(PE)公用管道定期检验规则.pdf,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东车亭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,东车亭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车亭隧洞进口之间长度为688.4m,下车亭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70m3/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,在下车亭隧洞进出口渠段有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车亭隧洞和下车亭分水口门。

下车亭隧洞共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。

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

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。

2.2.1.1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,其中下车亭隧洞860m,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,与三级构造单元的河北断陷接壤。主要区域断裂构造有八宝山断裂、通县~南苑断裂、大兴断裂、北拒马断裂、涞水断裂、东车亭断裂、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下车亭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。

2.2.2.3水文地质条件

建筑物区地下水分为第四系孔隙水和基岩裂隙水。

1996年勘探期间隧洞进口区地下水位高出隧洞底板1.3~4.9m,隧洞出口区地下水位高出隧洞底板4~11m;2003年~2004勘探期间出口段地下水位至少低于洞底板以下5m。洞身段地下水位在丰水年可能会抬高到洞底板以上,施工中需考虑排水问题。

本区地下水类型为氯重碳酸钙型水或氯重碳酸钙钠型水,对混凝土无腐蚀性。

2.2.2.4物理地质现象

建筑物区出口为含燧石条带白云岩,属碳酸盐岩类,岩溶现象较为发育。在建筑物出口地质勘察的12个钻孔及竖井与平洞中均不同程度的发现了溶洞或溶隙,平洞中发现3处直径15~35cm的溶洞,推测局部溶洞连通,连通的高度在1.5m以上。溶洞内多有红粘土充填。

平洞中发现规模最大的f4断层,空洞高度大于2m。

HHGTSD1孔位于隧洞出口渐变段处,桩号为(443+930),在钻孔55.6~67.0m高程,岩性为蓟县系铁岭组含燧石条带白云岩,存在一条断层或一条高角度裂隙,后期被红粘土充填。

钻探所取白云岩的岩心局部存在小的溶隙及溶孔,溶孔孔径多为1~3mm,总体看该区铁岭组白云岩岩溶现象较为发育,规模不大。

2.2.2.5工程地质

1)进口渐变段及进口闸室段

本段长70m,为土岩双层结构,覆盖层岩性为含壤土碎石,基岩为石英砂岩夹页岩。进口段总体挖深19~31m。覆盖层与强风化岩边坡稳定性较差,建议采取防护措施并做好地表水、地下水的排放工程。

2)管身段(含进、出口斜坡段)

洞身段:全长705m,其中Ⅲ类围岩长305m,占隧洞总长的43.3%,Ⅳ类围岩长270m,占隧洞总长的38.3%,Ⅴ类围岩共3段,总长130m,占隧洞总长的18.4%。

洞身段岩性为石英砂岩夹页岩、页岩、含燧石条带白云岩,发育F1、F2、f6断层,对洞室稳定有一定影响。弱风化页岩倾角为缓倾角,对洞顶稳定极为不利。地下水沿层面入渗至洞室,洞顶形成滴渗的可能性很大,节理较为密集处可能形成小的股流。弱风化页岩遇水软化,可能产生侧向膨胀。

洞身段由于没有钻孔,无法观测地下水位,但根椐地下水情况推测,洞身段地下水分水岭部位可能会抬高到洞底板以上,特别是在丰水年份,因此施工时仍要考虑排水问题。

洞身大部分穿越下马岭组紫色页岩,遇水软化,强度低,开挖后应及时支护加强排水。

隧洞靠近出口部位下部基岩为蓟县系铁岭组含燧石条带白云岩,中厚层,层状构造。该段宽大裂隙比较发育,形成大小不一的溶蚀孔洞,多被红粘土及红粘土夹岩屑充填,部分溶洞呈连通状,施工时应注意可能出现小规模的突水、突泥现象。

拟在施工中采用光面爆破,尽量减少爆破对围岩的震动破坏,并及时进行有效的支护。

3)出口渐变段(含闸室段)

长85m,为土岩双层结构,覆盖层为黄土状壤土、含壤土碎石,其下为页岩、含燧石条带白云岩。挖深30~34m,应注意临时边坡的稳定。出口洞脸、洞脸上部边坡及左边坡稳定性较差,应加强支护,并注意洞脸上部边坡的护坡措施。

2.2.3渠道工程地质条件

2.2.3.1结构类型

本段渠道总长5220m,依据地表至渠道底板以下5m的土岩体的岩性组合特征、岩性及结构等因素山西地标12J3-4.pdf,将本渠段划分为土岩体双层和填土两种结构类型,计4个工程地质段。

土岩双层结构1段,长503.3m,为桩号(443+996)~(444+500)。

填土段:共3段,总长4716.7m。其中填土高度≥8m段1段,长1693.3m,即桩号(444+500)~446+000,为黄土状壤土为主的地基段;填土高度<8m段2段,长3023.4m,桩号(442+448)~(443+136)(长688.4m)、446+000~(448+334.31)(长2335m)。为黄土状壤土为主地基段。

2.2.3.2渠道工程地质

对渠线工程地质段归类评价如下。

上黄土状壤土,下白云岩段:共1段,桩号为(443+996)~(444+500)戴家河施工组织设计方案,长503.3m。

渠坡岩性主要为黄土状壤土,厚2~10m,含碎石壤土,厚3~6m,下部为坚硬的白云岩为主,白云岩开挖厚度2~6m,局部大于10m。本段最大挖深10~22m,白云岩为薄层~中厚层,以中厚层为主,大多岩体较完整,岩层产状有利于渠坡的稳定。各地层承载力较高。本渠段地下水位位于渠底以下,渠底岩性为强风化白云岩,具中等~强透水性。

分为填土高度≥8m和填土高度<8m两种类别,共3段,总长4716.7m。

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