非圆断面饱和黄土输水隧洞改进型顶管开挖设计与施工

颜志强,李 峰

(中国水利水电第十一工程局有限公司,郑州 450001)

0 前 言

随着中国地下工程的不断发展，盾构隧道以其施工受地面环境影响小、机械化程度高和开挖面控制精度高等独特的优越性，在开挖施工中得到了广泛应用[1]。近年来，国内外在盾构机的形式上取得了了较大的突破[2-4]，同时在开挖饱和土隧洞时，已有学者作出了一定的研究。张治国等[5]考虑了饱和土质以及隧道衬砌与土体间界面排水工况所带来的影响，分析了盾构隧道施工引起的环境土工效应；丁智等[6]研究了饱和土盾构施工引起的三维土体变形及孔隙水压力。但就目前而言，较多的研究和设计依旧针对于非饱和土[7-8]，而对于饱和土层的开挖仍是一个较为困难的问题。

本文依托南水北调穿黄工程，借鉴顶管原理，设计制造一种改进型顶管机，并验证其施工可靠性。

1 工程概况

南水北调中线一期穿黄工程退水洞穿越邙山将穿黄隧洞进口与黄河连通，退水洞长790 m，进口底板高程110.5 m，出口底板高程94.0 m，纵坡为2.09%。隧洞衬砌后断面为带仰拱的城门洞型，断面净尺寸4.2 m×5.8 m(宽×高)，边顶拱混凝土衬砌厚度0.5m，底板混凝土衬砌厚度为0.6 m。

工程区为邙山黄土丘陵，地表高程140.00～181.00 m。地层为第四系，地表～高程107.00～136.00 m为上更新统冲积层alQ3黄土状粉质壤土，呈灰黄、褐黄色，具大孔隙及垂直节理，呈软塑状、可塑状。其下为棕黄、褐黄或浅棕红色中更新统冲、洪积层al+plQ2粉质壤土，呈可塑～软塑状，其中在洞身附近分布两层古土壤层，顶面高程分别为105.00～118.00 m、95.00～102.5 m，厚度分别约为5.0、6.0 m，古土壤呈硬塑状。……