王明智 劉洪波 景志杰 崔航宇

（河北省水利水電第二勘測設計研究院 河北石家莊 050021）

張家口市區(qū)、崇禮縣補水工程管道穿明長城隧洞設計

王明智 劉洪波 景志杰 崔航宇

（河北省水利水電第二勘測設計研究院 河北石家莊 050021）

本文主要介紹張家口市區(qū)、崇禮縣補水工程管道穿明長城隧洞設計，包括交叉穿越位置概況、工程設計等。

補水工程 管道 設計

1 前言

北京與張家口兩地提出聯合申辦2022年冬季奧運會，其中北京地區(qū)負責奧運會冰上項目，張家口市崇禮縣負責承辦奧運會雪上項目。為保障崇禮縣各滑雪場冬季造雪以及其他配套設施用水，提出建設張家口市區(qū)、崇禮縣補水工程。

2 工程概況

張家口市區(qū)、崇禮縣補水工程，自赤城縣境內云州水庫取水，一期工程年供水規(guī)模484萬m3，設計流量為0.4m3/s，供水對象主要為崇禮縣及赤城縣境內各滑雪場用水。工程經10級揚水泵站（干線四級，支線六級）至崇禮縣滑雪場（蓄水池），總揚程1160m。工程輸水線路總長30.6km，其中管道長度22.5km，無壓隧洞長度 8.1km。

管道在支線六級泵站至末端水池之間穿越明長城。穿越處管道樁號為0+189，輸水管道為一條DN600螺旋鋼管，設計內水壓力為1.2MPa，鋼管壁厚為12mm，設計覆土厚度不小于2.5m。

3 交叉穿越位置概況

根據現場查勘，結合輸水管道線路布置，在崇禮縣盆底坑村與赤城縣丁字路村的連線上穿越明長城，交叉位置周圍明長城連綿幾十公里，管道無法繞行穿越明長城，因此需采用交叉穿越方式。穿越位置處地形屬山體半坡，高程1960～1990m，坡度約1/5，坡向北東方向。植被以低矮草生植物為主，間有樺樹。明代長城遺址，現僅存堆石，堆石高約1.5m，寬約3m。

穿越位置地貌為低山，地層為輕粉質壤土、含植物根系等有機土、碎石土、強風花崗化片麻巖，未見地下水，但在春季冰雪融化季節(jié)，可產生“空山水”。表層輕粉質壤土厚1.0m左右，碎石土厚1.5m左右。0～7.5m為V級圍巖。7.5～10.5m為IV級圍巖。10.5～20.0m為III級圍巖。

4 工程設計

根據國家相關法律法規(guī)及設計規(guī)范要求，結合本工程實際情況，擬定下穿暗挖隧洞、下穿直埋鋼管以及管道上跨三個方案，現分別對三個方案進行分析。

（1）下穿暗挖隧洞方案

下穿暗挖隧洞方案，即根據該段的地質情況，采用暗挖隧洞方案，成洞后對洞壁采用鋼筋混凝土襯砌，輸水鋼管布置在隧洞內。隧洞頂在長城基礎以下埋深不小于4.5m，隧洞長度50m。此段輸水管道壁厚做加厚處理。隧洞進、

出口工作坑距長城保證安全距離，避免影響長城基礎。并于施工完成后對原地面進行恢復，減少對長城附近地形、地表的影響。

暗挖隧洞埋深5m左右，暗挖隧洞橫斷面圖見圖1。管道穿越處地層為花崗片麻巖，級別為Ⅴ級，無地下水影響。

圖1 管道穿越長城暗挖隧洞橫斷面圖

（2）下穿直埋方案

下穿直埋方案，即施工時，將管線穿越明長城段的地面石塊移走，開挖管溝后埋設DN1000混凝土套管，套管內布設輸水鋼管，施工完成后，將石塊原樣堆放。管道穿越長城下穿直埋方案管道橫斷面圖見圖2。

圖2 管道穿越長城下穿直埋方案管道橫斷面

（3）下穿直埋方案

架管方案，即管道在穿越長城處向上伸出地面，從長城上方跨越通過，示意圖見圖3，但考慮冬季運行時，鋼管須采取加強保溫措施。保溫措施為聚氨酯硬質泡沫保溫層和高密度聚乙烯外護緊密結合的預制管。

為減小運行期管道振動影響，在管道跨越長城段的下轉彎點設置鎮(zhèn)墩；同時對穿越段管道壁厚加厚處理，避免在長城附近發(fā)生爆管事故。管道下轉彎點工作坑距長城保證安全距離，避免影響長城基礎。并于施工后對原地面進行恢復，減少對長城以及附近地形、地表的影響。

圖3 管道穿越長城架管方案示意圖

根據中華人民共和國國務院令第476號《長城保護條例》第十二條規(guī)定：“進行工程建設應繞過長城，無法繞過的，應當采取挖掘地下通道的方式通過長城；無法挖掘地下通道的，應當采取架設橋梁的方式通過長城，任何單位或者個人進行工程建設，不得拆除、穿越、遷移長城?！?/p>

輸水管道為鋼管，強度高，下穿暗挖隧洞方案采用了隧洞內布設鋼管的穿越方式，運行期管道出現事故時，不會對長城造成影響。

下穿直埋方案，在施工期需要對現有長城干壘石進行搬移，因此，不能作為管道與長城交叉的可選方案。

架管方案，相對暗挖方案對長城影響小，但是工程建成后視覺效果差，鋼管需要設置保溫設施。另外由于鋼管自身撓度有限，跨越長度較短，導致工作坑距離長城較近，危及長城基礎安全，且施工中的不確定因素大，投資高。

綜合考慮國家法律法規(guī)、施工、運行管理及工程安全等因素，采用下穿暗挖隧洞方案作為本工程供水管道穿越明長城的方案。

5 結論

工程建設期間，隧洞鉆爆施工中的震動容易對長城主體造成失穩(wěn)、坍塌等不利影響，因此在施工過程中，應盡量選擇產生震動較小的施工方案，比如人工鑿進或者靜態(tài)爆破等施工工藝。

工程建成投入運行后，管道對長城的影響主要體現兩個方面：一、管道出現爆管事故以及維修再施工均有可能對長城造成影響。為此，在隧洞設計過程中，設置排水管及時排出事故時隧洞內的排水，避免浸泡導致隧洞變形而破壞長城主體穩(wěn)定。二、工程在運行過程中由于停泵等因素出現的水錘波易引起管道震動，從而引起隧洞甚至長城主體的震動。因此在隧洞兩端設置鋼筋混凝土鎮(zhèn)墩固定輸水鋼管，增加其穩(wěn)定性。

目前該段工程已施工完畢。

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.12.020

TV222

B

1672-2469(2014)12-0057-02

王明智（1985年—），男，工程師。