1工程概况

1.1?穿堤管涵

南水北调中线工程向永定河生态补水通过新建大宁水库中堤穿堤管涵，将大宁水库与永定河连通。同时新建连通管道，实现从大宁调压池退水涵取水，向永定河生态补水的功能。其中，穿堤管涵总长160?m，采用浅埋暗挖内衬钢管方案。浅埋暗挖隧洞初期支护开挖洞径4.3?m，洞顶180°范围内打设小导管进行超前注浆，小导管长1.7?m。每榀钢格栅间距0.5?m，采用喷射混凝土，厚0.3?m，成洞洞径3.7?m。初期支护施工完成后内衬D?3?000钢管，钢管壁厚20?mm。管道与初期支护之间填充自密实混凝土，厚0.35?m。浅埋暗挖段标准截面结构如图1所示。

图1浅埋暗挖段标准截面结构

1.2?中堤防渗墙

穿越段大宁水库中堤采用砂卵石筑堤，堤身为复式截面。堤顶高程63.600?m，堤顶宽约90?m。大宁水 库侧采用浆砌石护坡，坡比1∶3，散水底高程54.500?m。永定河侧坡比1∶4.5，在60.000?m高程设一处斜道，宽1.9?m，斜道以上采用植草散水，斜道以下采用现浇C?25钢筋混凝土板散水，板厚0.15?m。混凝土板散水底高程为47.200?m，末段设浆砌石挡墙，墙底高程45.000?m。中堤的防渗墙位置位于中堤堤顶偏大宁水库一侧，距离中堤库区侧堤顶边线4~5?m，墙底进入弱风化基岩，防渗墙为塑性混凝土墙体，墙厚0.8?m，轴线长3?359?m。大宁水库防渗墙及中堤散水布置示意如图2所示。

图2?大宁水库防渗墙及中堤散水布置示意

1.3?穿堤管涵与防渗墙位置关系

大宁水库防渗墙位于中堤内，距右岸肩5?m，采用塑性混凝土，厚0.8?m，距离穿堤管涵起点处19.16?m，如图3所示。

图3防渗墙和穿堤管涵关系位置平面示意

2水文地质

2.1?水文气象

本工程位于北京市房山区，流域内气温日变化及年变化较大。多年平均气温为11.8?℃。极端最低气温为–21.7?℃，极端最高气温为39.8?℃。最大冻土深度达0.68?m，多年平均冻土深度为0.49?m。穿堤管涵进洞口位于大宁水库中堤路内右岸散水上，大宁水库内水位高程为48.000?m，经过工程施工降水后大宁水库内水位高程降至45.000?m。施工前通过查询地勘资料并打设水位观测井，确定地下水位最高为45.0?m，不影响工程施工。出口洞脸位于大宁水库中堤路内左岸散水上，紧邻永定河，施工区域处地势较高，无地表水，中堤路下设有防渗墙，大宁水库库区内河水无法渗流至永定河，不影响施工。

2.2?工程地质

大宁水库中堤堤身为人工填筑堤防，总体密实程度为中密~密实，但其填筑材料、密实度具有不均一特性。基岩上覆第③层卵砾石层，含漂石，漂石粒径一般为25~30?cm，大者达50?cm，偶遇大漂石；卵砾石层夹有分布不均匀的砂层透镜体，槽孔孔壁相对不易稳定；卵砾石层颗粒级配、粒径大小有差异。基岩中砾岩的砾石粒径一般为2~6?cm，大者可达15?cm，成分以岩浆岩为主。

大宁水库中堤堤防砂砾料填土厚度为10?m左右，其中上部5~6?m为碎石填土，下部为细砂填土。现状堤顶高程63.600?m，穿堤管涵设计中心高程48.250~47.390?m。穿越中堤段采用浅埋暗挖施工方式，围岩主要为卵砾石，初步分类为V类。围岩颗粒间结构性较弱，围岩自稳能力较差，开挖后易坍塌失稳。特别是出口段，洞顶围岩为细砂，围岩稳定影响洞身洞顶稳定，应根据结构、埋深、地面环境、开挖面稳定性等控制要求及地层结构，采用合理安全的开挖方案，做好围岩支护和加固保护工作，保证施工安全，使地面沉降或隆起达到控制要求，另外应注意卵砾石中漂石对施工的影响。同时应加强对围护结构位移的监测，发现不良地质现象及时采取应急措施。

3施工设计

浅埋暗挖隧洞穿越防渗墙时采用先扩挖再反挖的方式。在暗挖至防渗墙前2.0?m时，调整超前灌浆管打入角度，防止超前小导管对防渗墙造成破坏。在防渗墙的上游进行扩挖，扩挖的洞径逐渐增大，到达防渗墙时最大至4.9?m；水钻破除防渗墙，破除的面积为隧洞二次衬砌的面积；防渗墙下游扩挖，扩挖的长度与上游相同，扩挖的洞径最大至隧洞初期支护洞 径；防渗墙下游反挖，使下游反挖部位沿防渗墙对称于上游扩挖部位。开挖完成后在防渗墙内侧及外侧粘贴止水条，用于防水止渗。

4施工工艺

4.1?防渗墙上游扩挖

在防渗墙的上游进行扩挖，扩挖的长度为3.5?m，隧洞二次衬砌洞径保持不变，为3.7?m，隧洞初期支护洞径由4.3?m渐变为4.9?m。上游扩挖格栅的格栅间距为0.5?m，在每榀上游扩挖格栅位置安装小导管，小导管倾斜角度为20°，接近防渗墙时，小导管的倾斜角度调整为90°，具体如图4所示。

图4?防渗墙上游扩挖

4.2?防渗墙破除

在防渗墙画出水钻开挖轮廓线，复核需要进行切割的标线位置，确认位置无误后，采用水钻进行分段切割，破除的面积为隧洞二次衬砌的面积。水钻切割分为5块：上部切割时进行小块切割，分为4块；下部的半圆形部位最后进行整体切割，具体如图5所示。

图5防渗墙破除

4.3?防渗墙下游扩挖

防渗墙下游扩挖的长度与上游相同，扩挖的洞径从3.7?m至隧洞初期支护洞径4.3?m，扩挖部位至隧洞初期支护洞径后，继续保持隧洞一衬洞径不变开挖1?m，然后挂钢筋网片并喷射混凝土封闭掌子面，具体如图6所示。

图6防渗墙下游扩挖

4.4?防渗墙下游反挖

防渗墙下游段反挖部位起点为下游扩挖部位的终点，反挖长度与防渗墙上游扩挖长度相同，洞径逐渐增大，到达防渗墙时最大至4.9?m，与上游扩挖部位对称；在反挖过程中，对下游扩挖格栅进行破除，在洞径变动时，拆除一榀下游扩挖格栅，同时架设一榀上游扩挖格栅，具体如图7所示。

图7?防渗墙下游反挖

4.5?防渗墙粘贴止水条

防渗墙粘贴止水条，用于防水止渗。侧壁及防渗 墙内壁设置凹槽，在凹槽中放置遇水膨胀胶条，侧壁各2条，内壁3条。凹槽尺寸为30?mm×15?mm，遇水膨胀胶条尺寸为30?mm×30?mm，遇水膨胀胶条一半嵌入防渗墙，一半外露，具体如图8所示。

图8防渗墙粘贴止水条

5实施效果

穿堤管涵沿洞轴线在堤顶地面共设4个监测横截面；截面测点垂直洞轴线布置，横截面布设7个监测点。监测点处埋设钢制水准标志，沉降采用精密水准仪量测。穿越防渗墙时，除了对隧洞内加密监测点进行净空收敛及洞顶沉降监测，还在地表防渗墙顶点加设监测点，监测周边建筑物的变形。经对测量数据的分析处理与必要的计算和判断，穿堤管涵与防渗墙沉降均在规范允许范围内，开挖过程中无坍塌事故发生。

6结束语

浅埋暗挖隧洞穿越中堤防渗墙时，采用先扩挖再反挖的方式，保证了暗挖隧洞的施工安全，有效解决了防渗墙原有功能丧失的问题，是一种安全的施工方法，这种方法可以为类似暗挖隧洞穿越重要建筑物提供参考。