本书为“南水北调中线一期工程技术丛书”之一。穿黄隧洞工程是南水北调中线一期工程的关键性工程，其中长达4.25km的穿黄隧洞采用盾构机施工，横穿黄河河床，是中线总干渠的咽喉。穿黄隧洞工程规模大，地质条件复杂，需面对河床游动、深度冲淤、砂土地震液化、软土震陷、隧洞渗漏、围土稳定、高压输水安全与长期运用等一系列问题。本书针对穿黄隧洞工程的建设难点，对隧洞布置、水下软土地层高压输水隧洞、饱和砂土地层大型超深竖井等方面的设计关键技术进行系统研究。本书较全面地总结穿黄隧洞工程设计与施工中的各项先进技术和工程经验，可以为以后类似工程的建设提供借鉴和参考。
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获国家科技进步二等奖5项，曾获全国工程设计大师、FIDIC百年优秀咨询工程师、全国杰出专业技术人才、湖北省科学技术突出贡献奖、首届全国创新争先奖状等荣誉。
目录
序
前言
南水北调中线一期工程简介
第1章 穿黄工程建设条件 1
1.1 工程地理位置 1
1.2 工程任务与设计标准 1
1.2.1 工程任务 1
1.2.2 设计流量与可利用水头 2
1.2.3 设计洪水标准 2
1.3 穿黄河段工程地质条件 3
1.3.1 地形地貌 3
1.3.2 区域地质 3
1.3.3 地层岩性 4
1.3.4 水文地质 5
1.3.5 主要工程地质问题 6
第2章 穿黄隧洞重大技术问题研究 9
2.1 研究概况 9
2.1.1 研究历程 9
2.1.2 “十一五”计划课题研究 10
2.2 隧洞布置方案研究 14
2.2.1 隧洞施工方案研究 14
2.2.2 隧洞总体布置研究 17
2.2.3 穿黄隧洞水力学试验研究 25
2.3 隧洞衬砌结构研究 28
2.3.1 新型盾构隧洞预应力复合衬砌结构 28
2.3.2 盾构隧洞预应力复合衬砌的破坏模式 33
2.3.3 结构计算方法 34
2.3.4 复合结构的安全性评价 37
2.4 复合衬砌盾构隧洞1︰1 仿真试验 39
2.4.1 试验概况 39
2.4.2 仿真试验模型设计 41
2.4.3 主要试验成果 46
2.4.4 三维有限元数学模型计算 50
2.4.5 试验研究主要结论 51
2.5 盾构隧洞结构纵向变形研究 52
2.5.1 沉降原因分析 52
2.5.2 纵向荷载 53
2.5.3 隧洞纵向变形计算方法 56
2.5.4 隧洞纵向变形计算成果 57
2.6 盾构隧洞结构抗震研究 59
2.6.1 地震动设计标准 59
2.6.2 隧洞围土地层动力特性 59
2.6.3 中国水利水电科学研究院抗震研究成果 63
2.6.4 长江科学院新型盾构隧洞结构抗震研究成果 69
2.6.5 “十一五”国家科技支撑计划新型盾构隧洞结构抗震研究成果 72
第3章 隧洞结构设计 75
3.1 穿黄隧洞工程布置 75
3.2 外衬管片结构设计 76
3.2.1 管片选型及分块设计 76
3.2.2 管片构造设计 78
3.2.3 试掘进期间管片参数改进 81
3.3 内衬预应力结构设计 86
3.3.1 内衬结构 86
3.3.2 内衬预应力张拉阶段纵向应力与张拉方案 88
3.3.3 锚索张拉动态控制 96
3.4 隧洞防水与排水设计 102
第4章 施工竖井设计 107
4.1 竖井结构与施工方案 107
4.1.1 竖井布置 107
4.1.2 竖井结构设计 108
4.1.3 竖井渗控设计 109
4.1.4 竖井施工方案 110
4.2 竖井结构计算 111
4.2.1 竖井设计标准与基本参数 111
4.2.2 竖井结构计算方法 112
4.2.3 竖井结构主要计算成果 113
4.3 北岸竖井加固设计 115
4.3.1 加固方案 115
4.3.2 高压旋喷加固设计 117
第5章 穿黄隧洞工程施工 121
5.1 盾构隧洞施工 121
5.1.1 施工概况 121
5.1.2 盾构设备造型 122
5.1.3 盾构始发施工 126
5.1.4 隧洞掘进施工 129
5.1.5 盾构到达施工 132
5.2 隧洞内衬施工 133
5.2.1 施工方案选择 133
5.2.2 外衬螺栓孔回填 135
5.2.3 排水弹性垫层安装 136
5.2.4 内衬混凝土施工 137
5.2.5 内衬预应力施工 139
第6章 穿黄隧洞运行及安全监测 147
6.1 穿黄隧洞运行 147
6.1.1 充水试验 147
6.1.2 输水运行 148
6.2 穿黄隧洞安全监测 148
6.2.1 穿黄隧洞安全监测布置 148
6.2.2 运行前穿黄隧洞安全监测 151
6.2.3 通水运行期间穿黄隧洞安全监测 160
参考文献164
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