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［摘 要］ 南水北调西线工程地处青藏高原，输水线路长达320km，所经岩层多为砂板岩互层，平均埋深500m，地下水位高，地应力大，横穿活断层。深埋长隧洞可能遇到的岩爆、涌水、大变形、有害气体、高地温等地质灾害影响到西线工程隧洞施工的技术可行性。本文结合西线具体水文地质等条件，结合国内外已建工程特别是tbm施工实例，对此作了探讨。

 

［关键词］ 深埋长隧洞 施工 地质灾害影响 西线工程 南水北调

 

1 工程概况

 

南水北调西线工程地处青藏高原东南部。根据2002年国务院审批的南水北调工程总体规划，西线工程规划由三期工程组成。规划一期工程从雅砻江、大渡河五条支流引水，年调水量40亿m3。二期工程从雅砻江干流引水，年调水量50亿m3。三期工程从金沙江干流调水80亿m3。第一期工程项目建议书阶段工作已进入第七个年头，根据黄河流域水资源严重紧缺的形势，一、二期工程合并研究，增加一条调水河流（大渡河支流色曲），将规划年调水量90亿m3调减到80亿m3。工程沿线穿越320km高海拔山区，依次从雅砻江干流、雅砻江及大渡河的六条支流共七条河流调水至黄河。

 

为降低投资、减少施工难度和淹没损失，项目建议书阶段研究了压力流引水、明流引水、局部抽水等方案，对引水总布置方案进行了多方面的优化。综合考虑施工、运行、检修、投资、工期、淹没等因素，推荐明流均匀输水直接入黄河方案。

 

2 西线深埋长隧洞的特点及可能存在的问题

 

西线工区寒冷缺氧、交通不便，地形地质等基础资料缺乏。工程区水系发育明显受地质构造控制，主干河流发育方向多与构造线走向一致，呈nw～nnw向。输水线路入黄口位置及输水线路走向决定了跨流域调水线路很难避开大断裂。沿线岩体主要为互层砂板岩，岩层陡倾。局部为花岗岩。岩石单轴饱和抗压强度，砂岩60～100mpa，板岩30～60mpa。地下水位大致位于地面线附近。大埋深洞段水平挤压应力可能高达50 mpa左右。

 

单段隧洞长，埋深大。最长自然段72km，另有三段分别长达63km、67km、59km。隧洞平均埋深500m，最大埋深1 150m。各种比较方案中最大开挖洞径约12m。

 

按照《水利水电工程地质勘察规范》（gb50287-99），隧洞沿线Ⅱ、Ⅲ类围岩约占81％，这部分洞段以双护盾tbm施工为主；对大断层及其破碎带所处的Ⅳ、Ⅴ类洞段原则上采用钻爆法施工。

 

西线工程规模巨大，地质条件复杂。输水线路沿线存在各种影响设计与施工的重大地质灾害。输水线路可能穿越活断层，须关注断层错动带来的工程安全问题；地下水位高，沿线有多处断裂，施工中可能出现高压涌水；地应力及岩石强度高，可能导致岩爆；大洞径、高埋深、软弱岩石的组合可能导致大变形，而变形幅度是影响tbm选型的关键因素；隧洞沿线赋存的有害气体，若处置不当，会影响施工，甚至导致灾难性事故。这些或单独或同时可能遇到的地质灾害，影响到西线深埋长隧洞施工的技术可行性。

 

3 国内外深埋长隧洞tbm施工现状

 

随着交通流量的日益增大和对环境保护认识的深入，大型跨流域调水工程的需求，深埋长隧洞tbm施工技术近几年发展很快。我国在建的大伙房引水洞长87km,三台开敞式tbm开挖洞径8m。在建的印度amr引水工程1号洞长43.5km，横穿印度最大的老虎保护区，不允许设置施工支洞或通风竖井。采用两台直径10m的罗宾斯双护盾相向施工，独头通风距离将达22km。该隧洞的实施将对西线工程深埋隧洞施工组织设计特别是施工支洞、通风竖井及相应施工道路等布置产生重大影响。瑞士在建的gotthard- 隧道，最大埋深2 300m，大于2 000m埋深洞段5km。采用四台海瑞克大直径tbm，其中两台tbm计划掘进27km，已完成2/3工程量。这些深埋长隧洞的实施为西线工程隧洞的研究提供了很好的基础。大直径硬岩tbm典型工程实例见表1。

4 西线隧洞地质灾害影响分析

 

在前期工作中，对西线深埋长隧洞已进行了大量的地质勘察，这对于了解隧洞的水文、地质情况是非常必要的。但是隧洞深埋、交通不便、工区附近大型基础设施缺乏等决定了前期设计阶段甚至开工前也不可能把隧洞沿线的地质情况摸得非常清楚。施工时，还需要通过超前钻、超前物探等方法获取掌子面前方详细地质信息，使隧洞掘进过程中各种地质灾害的处理更具主动性。

 

4.1 活断层

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