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第84期 苏州河深隧工程研究与建设要点

2020-5-25 16:09
原作者: 52监测网 来自: 52监测网 收藏 分享 邀请

【52监测网】第84期 苏州河深隧工程研究与建设要点


52监测网专家报告分享-第84期

苏州河深隧工程研究与建设要点
沈庞勇  上海城投水务工程项目管理有限公司副总经理

目录

一、 深隧工程介绍及国内外案例
二、 苏州河深隧建设背景及必要性
三、 苏州河深隧概况
四、 苏州河深隧研究及建设要点

内容简介

一、 深隧工程介绍及国内外案例

深隧工程介绍

◇什么是排水深隧

深隧(Deep tunnel)是深层排水调蓄管道系统的简称,一般是指埋设在深层地下空间、用于调蓄/输送雨水或合流污水的、通常具有较大调蓄容量的系统工程。

◇深隧的功能

污染控制、洪涝控制和多功能。

污染控制主要包括污水的输送、或者减少合流制溢流污染以及初期雨水污染。
洪涝控制主要包括提高排水标准、提高防汛标准、减少内涝灾害、输送过量雨水等。



根据功能和控制目的,深层调蓄隧道分三类:

洪涝控制—防涝、排洪隧道,用于收集、调蓄超标雨水,或截流接纳上游洪水并排放。
多功能—洪涝控制、污染控制、交通等多种功能兼顾。
污染控制—多用于老城区合流制区域,收集溢流污水和分流制初期雨水。

国内外工程案例

国际上深层调序隧道技术日趋成熟,成功案例20余项,大部分深隧以单一功能为主。


◇洪涝控制型——日本东京首都圈外排水道

首都圈外围排水道是将中川、仓松川、大落古利根川等中小河流的洪水导入地下,通过贯穿于地底50m、全长6.3km的隧道,汇入江户川的世界最规模的地下排水道。汇聚了世界上引以为豪的日本最先进的土木技术,于1993年3月开始施工,并历经约13年的岁月,于2006年6月实现了大落古利根川至江户的通水。

缓解内涝:
L=6.3km,D=10.6M,H=50m
2002年建成,末端设有大型调压池及提升泵站(规模200m3/s)。

◇多功能型——马来西亚吉隆坡SMART工程

已建成,可将上游洪水转移至旁路隧道临时存储后排入郊外下游水库,减缓了河水倒灌及关键路段积水严重的现象。

缓解内涝:
L=9.7km,D=13.26km
晴天低排水,中上层交通;雨天三层均排水。

◇污染控制型——英国泰晤士河隧道工程

控制水体污染
潮路隧道预计建造时间7年,于2016年正式开建。运营后,可收集伦敦泰晤士河97%的污水。

Lee隧道(Lee Tunnel):
总长6.9千米,直径7.2米,埋深75-80米,建设耗时6年,2016年1月投入运行,每年减排40%(1600万吨)溢流污水排放。

潮路隧道(Thames Tideway Tunnel):
总长25千米,直径6.5-7.2米,埋深30-65米,2016年开工建设,计划2024年投入运行。可收集伦敦泰晤士河97%的溢流污水,溢流次数由目前每年60次减少到4次,有效地改善泰晤士河水体环境。

二、苏州河深隧建设背景及必要性

建设背景

2013年3月,国务院办公厅下发《关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》
2013年6月,住建部印发《城市排水(雨水)防涝综合规划编制大纲》
2013年10月,国务院颁布《城镇排水与污水处理条例》
2014年2月,住建部发布2014版《室外排水设计规范》
2015年4月,国务院印发《水污染防治行动计划》(水十条)


◎特大型城市中心城区雨水管渠设计重现期提高至3-5年;
◎内涝防治重新期提高至50-100年。

项目建设的必要性

◇满足排水标准提高需要

◎苏州河地区的涉及市政雨水排水系统共有25个,服务面积总计57.92km2;
◎25个系统中19个合流制,6个分流制,均为强排系统,现状泵排流量303.2m3/s;
◎25个系统中广肇系统为2年一遇外,其他均为1年一遇。在5年一遇下,区域内将近22%路段积水,平均深度达25cm。

注:人口密集、内涝易发且经济条件较好的城镇,宜采用规定的上限。

暴雨积水

◇满足面源污染控制需要

◎苏州河经历一期、二期、三期14年的综合整治,取得了卓著的成果,但河道初雨污染仍然严重,河道水质在V~劣V类间波动,逢雨即黑现象普遍存在。

2018年苏州河主要监测断面水质情况-摘自市环保局官网

◇树立深隧解决中心城区防洪排涝工程示范

目前国际上深层调蓄隧道技术日趋成熟,成功案例20余项,但国内仅广州、深圳等地开工,国内深层调蓄隧道技术研究相对滞后,存在空白。

苏州河段深层排水调蓄管道系统工程,目标多样、条件复杂、难点突出。

通过苏州河深层调蓄隧道工程的建设可以实现深隧核心技术的研发和突破,进一步树立示范工程,为后续上海乃至国内深隧系统的建设和深层地下空间的开发奠定坚实基础。

◇满足人们对美好生活向往的需求

“加快生态文明体制改革,建设美丽中国”

加快苏州河段深隧系统工程的建设,是贯彻落实国家水十条等相关文件要求的需要。
1) 推进绿色发展
2) 着力解决突出环境问题
加快水污染防治,实施环境和近岸海域综合治理。
提高污染排放标准,强化排污者责任,健全环保信用评价、信息强制性披露、严惩重罚等制度。
3) 加大生态系统保护力度
4) 改革生态环境监管体制

三、苏州河深隧概况

深隧工程概况


苏州河深隧主隧全长约15km,直径10m,埋深50~60m,其中试验段1.67km;服务苏州河南北两岸25个排水系统,服务面积约58km2;沿线设置综合设施8 处, 于梦清园综合设施设置15m3/s初雨提升泵1座。工程建成后可实现系统提标、排水防涝、初雨治理三大核心目标。


工程目标

系统原理


试验段工程建设内容
苏州河段深隧工程试验段位于整体主隧工程西端,西起苗圃综合设施、东至云岭西综合设施,全长约1.67公里,包含2井1区间。

试验段总投资约为21.86亿元,其中工程费用约17.33亿元。


试验段工程建设目的
在地下深层土建工程中进一步积累实际经验,落实风险应对措施,加强项目管理控制。

在工程建设中,进一步优化完善设计参数、施工工艺,并形成相对成熟的技术标准体系和技术经济指标,有效指导后续同类工程的建设。

试验段工程进展
◎2016年9月12日获得项目建议书批复。
◎2017年3月16日获得工程可行性研究方案的批复。
◎2017年5月27日获得初步设计批复。
◎6月27日获得云岭西施工许可证,6月28日开工建设。
◎目前,云岭西地连墙(总计119幅)已全部完成;降水井已完成17口(共计20口)。苗圃已完成地墙68幅(总计93幅),占总幅数的73%。

四、苏州河深隧研究及建设要点

研究要点

◇针对问题:多目标协同实现难度大、水力条件复杂多变、用地紧张等。

研究要点(工艺):
• 深层隧道与浅层排水系统衔接要素、控制形式
• 竖井入流消能、隧道明满交替流、竖井及深隧流激振动等水力学关键技术
• 系统集约化布置
• 安全保障技术


◇针对问题:竖井开挖深度大、水土压力分布复杂、承压水影响程度深等

研究要点(深基坑):
• 软土特深圆形竖井水土压力分布及计算方法
• 竖井围护与内部结构型式优化分析
• 地下连续墙施工、深层承压水控制、微扰动施工与环境保护等施工技术。

◇针对问题:深层隧道内外高水压反复作用、超深覆土等

研究要点(隧道):
• 高内水压作用下深埋盾构法隧道的计算分析
• 高内水压力作用下衬砌结构型式与力学行为
• 盾构隧道接缝防水密封垫研究
• 深层隧道进出洞、隧道防水、高精度管片拼装等施工技术

坚持科技创新,不断实现技术突破

科研课题


深层隧道调蓄工程建设关键技术与试验段示范研究


◇深层隧道调蓄系统水力学关键技术

◎模型试验
• 1:20竖井物理模型试验;
• 1:30主隧试验段物理模型试验;
• 全系统一维数值模型,试验段三维数值模型。

◎主要成果与应用
• 提出入流竖井的新型结构形式及深隧系统的运行调控技术。
• 推荐外筒单螺旋阶梯旋流式竖井,进流平稳,过流能力强,消能率高,可有效避免空蚀破坏。
• 提出竖井入流优化改进措施和主隧压力控制标准和方法。

◇软土特深圆形竖井结构关键技术

◎主要成果与应用
• 提出超深基坑土压力分布模式的修正方法;
• 软土超深圆竖井的结构计算方法和标准;
• 首次试验软土150m地下连续墙施工工艺,垂直度1/1000,编制了《超深地下连续墙技术规程》;
• 首次试验110m深N-JET工法(垂直度1/300)80m深CSM工法(垂直度1/500)地基加固技术;
• 开展抽水试验,提出软土地区特深减压降水施工工艺;
• 形成特深竖井建造全过程的微扰动施工技术体系。

◇高内水压作用下深埋隧道计算分析及防水关键技术

◎模型试验
• 1:1足尺单环、三环力学、功能性实验;
• 单、双排螺栓接头力学试验; 接缝防水试验。

◎主要成果与应用
• 揭示了单、双排螺栓接头力学特性,建立了内外水压下超深软土隧道衬砌的设计方法;
• 完善了双道防水体系,研发了新型密封垫,实现了张8mm错10mm下的1.2MPa防水;
• 确定了苏州深隧的结构设计标准和单层衬砌结构型式。


◇特深覆土及高内水压盾构法隧道施工技术

◎主要成果与应用
• 超深MJS加固原位试桩试验,深111m,垂直度1/500。
• 研发了5bar高水压洞圈内嵌式止水装置,确保始发洞门无渗漏。
• 研发了泥水等管路延伸机构,保障分体始发效率。
• 研制了新型的管片注浆管和快速接头;
• 首创了多维度混凝土循环机防腐试验装置和方法;
• 研发了适应深隧工程的同步浆液材料配比以及泥水处理模式。


建设要点

依托“四个平台”,为项目的技术和质量管控保驾护航!


制定标准文件、工厂化,厂区化、垂直度监测、BIM平台、成槽令,吊装令,浇灌令。

“标准化”“精细化”“信息化”,打造质量精品。

苏州河深隧工程研究与建设要点
沈庞勇  上海城投水务工程项目管理有限公司副总经理

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