姚 珂

（洛陽水利勘測(cè)設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，河南 洛陽 471000）

0 前言

引黃濟(jì)瀍工程自小浪底南岸灌區(qū)自流總干渠 (引黃入洛)工程隧洞引水至孟津段瀍河，是以水質(zhì)提升為主導(dǎo)，以保護(hù)和修復(fù)河流水生態(tài)系統(tǒng)為目的的引水補(bǔ)源工程。工程的主要任務(wù)是解決瀍河現(xiàn)狀水量不足、水質(zhì)不良等突出問題，通過工程措施使瀍河水環(huán)境質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)，水生態(tài)環(huán)境明顯改善，以良好的水生態(tài)環(huán)境支撐現(xiàn)代城鎮(zhèn)體系和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。

引黃濟(jì)瀍工程是從已建的小浪底南岸灌區(qū)自流總干渠(引黃入洛)工程隧洞樁號(hào)5+728(6#豎井)處通過隧洞引水至孟津?yàn)e源公園上游匯入瀍河，沿線經(jīng)過雅溝、班溝、九泉、賈滹沱及牛步河等村鎮(zhèn)，引水線路總長8.930 km，引黃濟(jì)瀍工程引水流量為2 m3/s，日供水量為17.3萬m3。工程由隧洞段、明埋洞段及出口連接段三部分組成。隧洞段:從樁號(hào)0+000～8+830為隧洞段，長8.83 km，樁號(hào)8+830～8+900為明埋洞段，長70 m，樁號(hào)8+900～8+930為出口段，長30 m，由節(jié)制閘和明渠組成。

工程輸水隧洞的布置及掘進(jìn)方案是工程設(shè)計(jì)和施工的重點(diǎn)內(nèi)容。本文根據(jù)工程地形、地貌及地質(zhì)情況，考慮對(duì)環(huán)境和居民的影響，進(jìn)行洞線布置方案以及掘進(jìn)方式比選。

1 洞線選擇

孟津縣引黃濟(jì)瀍工程是從已建的小浪底南岸灌區(qū)自流總干渠(引黃入洛)工程隧洞6#豎井處引水至瀍源公園。結(jié)合地形、地貌，共布置三條洞線方案進(jìn)行比較，見圖1。

圖1 洞線布置方案示意圖

（1）方案一?？傮w布置洞線一:自引黃入洛工程隧洞5+728(6#豎井)處通過隧洞引水至瀍源公園瀍河橋上游，洞線長度8.663 km。該洞線為三條洞線中距離最短，且為直線，但洞線沿班溝、寺河南、牛步河等村莊下部穿過，施工過程中對(duì)當(dāng)?shù)厝罕娚a(chǎn)、生活影響較大。部分洞線位于九泉水庫庫區(qū)，該段洞線圍巖主要為由礫巖，局部為砂巖、粘土巖，層狀構(gòu)造，礫巖、砂巖基本不膠結(jié)，粘士巖泥質(zhì)膠結(jié)差。巖體完整程度為破碎;施工過程中容易受上部地下水影響，增加施工難度。故不推薦洞線一方案。

（2）方案二?？傮w布置洞線二:自引黃入洛工程隧洞5+728(6#豎井)處通過隧洞引水至瀍源公園瀍河橋下游，洞線長度9.186 km，該洞線為三條洞線中距離最長。洞線在樁號(hào)6+656、8+327處設(shè)有折點(diǎn)，以避開村莊，避免對(duì)當(dāng)?shù)厝罕娚a(chǎn)生活影響。瀍河橋下游地勢(shì)較低，隧洞縱坡可設(shè)計(jì)較陡，以減小隧洞設(shè)計(jì)斷面。瀍河九泉水庫以下水源主要為中水(劣V類)，隧洞出口在瀍河橋下游，無法對(duì)瀍河橋上游排入湖內(nèi)的中水進(jìn)行稀釋。故不推薦洞線二方案。

（3）方案三?？傮w布置洞線三:自引黃入洛工程隧洞5+728(6#豎井)處通過隧洞引水至瀍源公園瀍河橋上游，洞線長度8+930 km，該洞線在樁號(hào)8+327之前洞線與洞線二方案一致，在樁號(hào)6+656、8+327處設(shè)有折點(diǎn)，以避開村莊，避免對(duì)當(dāng)?shù)厝罕娚a(chǎn)、生活影響。隧洞出口設(shè)在瀍源公園瀍河橋上游，可對(duì)上游排入湖內(nèi)的中水(劣類)進(jìn)行稀釋，對(duì)瀍河進(jìn)行活水補(bǔ)充。經(jīng)分析比較，推薦洞線三方案。

2 隧洞掘進(jìn)方案

2.1 隧洞掘進(jìn)基本參數(shù)

隧洞形狀:小浪底南岸自流總干渠(引黃入洛)工程任務(wù)是由已建成南岸引水口出口分水樞紐自流總干進(jìn)水閘引水，通過長距離隧洞將水送入位于洛陽市紅山鄉(xiāng)的金水河水庫和邙山渠。該工程設(shè)計(jì)流量為9.0 m3/s，隧洞縱坡1/2000，洞型為城門洞形，隧洞根據(jù)地質(zhì)情況分3種類型，底寬2.5 m～3.4 m，凈高3.65 m～4.05 m。6#豎井位于引黃入洛洞線樁號(hào)5+728 m處，洞底高程230.14 m。設(shè)計(jì)水位232.98 m，洞頂高程233.99 m，現(xiàn)狀地面高程336.6m。本段隧洞為A型洞斷面，隧洞凈底寬3.06m，凈高3.7 m。

水力計(jì)算:以小浪底南岸灌區(qū)自流總干渠(引黃入洛)工程初設(shè)報(bào)告為依據(jù)，引黃入洛工程設(shè)計(jì)引水流量為9 m3/s，經(jīng)比較分析，確定引黃隧洞設(shè)計(jì)流量為6 m3/s時(shí)，滿足引黃濟(jì)瀍隧洞設(shè)計(jì)引水流量2 m3/s，引黃濟(jì)瀍工程出口水面高程230.77 m，設(shè)計(jì)隧洞出口底高程228.88 m，水深1.89 m，當(dāng)引黃濟(jì)瀍工程引水流量為2 m3/s，引黃入洛隧洞洞內(nèi)水深為1.41 m。隧洞水面線采用明渠恒定非均勻流水面線計(jì)算方法。以隧洞出口水深作為起始斷面水深，依次向上游推算。進(jìn)行支護(hù)襯砌后，隧洞凈寬2.8 m，凈高2.5 m，拱頂高1.4 m，直墻段高1.1 m，圓形斷面直徑為3 m。當(dāng)渠首引水流量大于6 m3/s時(shí)，引黃濟(jì)瀍工程通過末端聞門控制引水流量，當(dāng)渠首引水流量小于6 m3/s時(shí)，引黃濟(jì)瀍工程引水流量相應(yīng)減少。

2.2 隧洞圍巖工程地質(zhì)

隧洞樁號(hào)0+000～3+241段圍巖主要為三迭系泥質(zhì)粉砂巖夾中細(xì)粒砂巖（T1h1），屬較軟巖，巖體內(nèi)有地下水分布，主要屬不穩(wěn)定Ⅳ類圍巖，局部屬局部穩(wěn)定性差Ⅲ類圍巖。

樁號(hào)3+241～8+821段圍巖主要為上第三系（N）礫巖，局部為粘土巖，層狀構(gòu)造，礫巖基本不膠結(jié)，粘土巖泥質(zhì)膠結(jié)差，屬軟質(zhì)巖石，遇水易軟化、崩解，巖體內(nèi)地下水水量較豐富，部分水頭較高，存在施工涌水及外水壓力問題，屬極不穩(wěn)定Ⅴ類圍巖。

樁號(hào)8+821至出口段洞身圍巖主要為第四系全新統(tǒng)低液限粉土（Qal4），有豎向裂隙，土質(zhì)不均，具濕陷性，屬極不穩(wěn)定Ⅴ類圍巖，存在圍巖穩(wěn)定和黃土濕陷問題。

2.3 不同鉆進(jìn)方案比選

孟津縣引黃濟(jì)瀍工程根據(jù)施工工藝不同分為兩個(gè)掘進(jìn)成洞方案，鉆爆法為方案一，盾構(gòu)法為方案二。方案一及方案二在技術(shù)上是可行的，通過地質(zhì)條件適應(yīng)性、施工環(huán)境、施工安全性、施工工期、工程造價(jià)等幾個(gè)方面對(duì)方案一和方案二進(jìn)行比較，見表1。

表1 不同開挖方法對(duì)比

從上述5個(gè)方面比較可以看出，方案二和方案一在工程工期和工程造價(jià)上相差較小，方案二在施工難度、施工環(huán)境、施工安全性、超挖控制和支護(hù)方面明顯優(yōu)于方案一。但方案二在地質(zhì)條件的適應(yīng)性上有局限性，本工程隧洞段總長8.830km，隧洞圍巖穿越上第三系、下第三系及二疊系，圍巖類別從Ⅲ類到Ⅴ類都有分布，圍巖巖性、地下水?dāng)?shù)位、圍巖類別變化較大，地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜。在施工過程中根據(jù)不同地層，需采用不同刀盤，設(shè)備更換周期較長，影響施工工期且加大工程投資。影響方案一工程施工進(jìn)度及投資的主要為Ⅴ類圍巖洞段，而方案二為單頭掘進(jìn)，工作面單一，對(duì)工期影響較大。為了降低施工風(fēng)險(xiǎn)、保證工程施工安全，加快施工進(jìn)度，降低施工難度，結(jié)合方案一及方案二的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)隧洞樁號(hào)0+000 m～4+100 m段采用鉆爆法施工，對(duì)隧洞樁號(hào)4+100～8+830 m段采用盾構(gòu)法施工。

3 結(jié)論

（1）從工程、環(huán)境等方面對(duì)引黃濟(jì)瀍項(xiàng)目洞線布置方案進(jìn)行選取，通過三種方案對(duì)比，認(rèn)為方案三具有避免擾民、稀釋劣質(zhì)水的效果，符合引水工程的建設(shè)目標(biāo)，是優(yōu)選方案。

（2）對(duì)盾構(gòu)法、鉆爆法兩種方案進(jìn)行分析比較。針對(duì)工程地質(zhì)條件特點(diǎn)認(rèn)為鉆爆法+盾構(gòu)法相結(jié)合的隧洞掘進(jìn)方案具有安全、速度快的特點(diǎn)。同時(shí)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行支護(hù)的管片可結(jié)合地質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。