【52監測網】第84期 蘇州河深隧工程研究與建設要點
 52監測網專家報告分享-第84期 蘇州河深隧工程研究與建設要點 沈龐勇 上海城投水務工程項目管理有限公司副總經理 目錄 一、 深隧工程介紹及國內外案例 二、 蘇州河深隧建設背景及必要性 三、 蘇州河深隧概況 四、 蘇州河深隧研究及建設要點 內容簡介 一、 深隧工程介紹及國內外案例 深隧工程介紹 ◇什么是排水深隧 深隧（Deep tunnel）是深層排水調蓄管道系統的簡稱，一般是指埋設在深層地下空間、用于調蓄/輸送雨水或合流污水的、通常具有較大調蓄容量的系統工程。 ◇深隧的功能 污染控制、洪澇控制和多功能。 污染控制主要包括污水的輸送、或者減少合流制溢流污染以及初期雨水污染。 洪澇控制主要包括提高排水標準、提高防汛標準、減少內澇災害、輸送過量雨水等。
根據功能和控制目的，深層調蓄隧道分三類： 洪澇控制—防澇、排洪隧道，用于收集、調蓄超標雨水，或截流接納上游洪水并排放。 多功能—洪澇控制、污染控制、交通等多種功能兼顧。 污染控制—多用于老城區合流制區域，收集溢流污水和分流制初期雨水。 國內外工程案例 國際上深層調序隧道技術日趨成熟，成功案例20余項，大部分深隧以單一功能為主。
◇洪澇控制型——日本東京首都圈外排水道 首都圈外圍排水道是將中川、倉松川、大落古利根川等中小河流的洪水導入地下，通過貫穿于地底50m、全長6.3km的隧道，匯入江戶川的世界最規模的地下排水道。匯聚了世界上引以為豪的日本最先進的土木技術，于1993年3月開始施工，并歷經約13年的歲月，于2006年6月實現了大落古利根川至江戶的通水。 緩解內澇： L=6.3km，D=10.6M，H=50m 2002年建成，末端設有大型調壓池及提升泵站（規模200m3/s）。 ◇多功能型——馬來西亞吉隆坡SMART工程 已建成，可將上游洪水轉移至旁路隧道臨時存儲后排入郊外下游水庫，減緩了河水倒灌及關鍵路段積水嚴重的現象。 緩解內澇： L=9.7km，D=13.26km 晴天低排水，中上層交通；雨天三層均排水。 ◇污染控制型——英國泰晤士河隧道工程 控制水體污染 潮路隧道預計建造時間7年，于2016年正式開建。運營后，可收集倫敦泰晤士河97%的污水。 Lee隧道（Lee Tunnel）： 總長6.9千米，直徑7.2米，埋深75-80米，建設耗時6年，2016年1月投入運行，每年減排40％（1600萬噸）溢流污水排放。 潮路隧道（Thames Tideway Tunnel）： 總長25千米，直徑6.5-7.2米，埋深30-65米，2016年開工建設，計劃2024年投入運行。可收集倫敦泰晤士河97%的溢流污水，溢流次數由目前每年60次減少到4次，有效地改善泰晤士河水體環境。 二、蘇州河深隧建設背景及必要性 建設背景 2013年3月，國務院辦公廳下發《關于做好城市排水防澇設施建設工作的通知》 2013年6月，住建部印發《城市排水（雨水）防澇綜合規劃編制大綱》 2013年10月，國務院頒布《城鎮排水與污水處理條例》 2014年2月，住建部發布2014版《室外排水設計規范》 2015年4月，國務院印發《水污染防治行動計劃》（水十條）
◎特大型城市中心城區雨水管渠設計重現期提高至3-5年； ◎內澇防治重新期提高至50-100年。 項目建設的必要性 ◇滿足排水標準提高需要 ◎蘇州河地區的涉及市政雨水排水系統共有25個，服務面積總計57.92km2； ◎25個系統中19個合流制，6個分流制，均為強排系統，現狀泵排流量303.2m3/s； ◎25個系統中廣肇系統為2年一遇外，其他均為1年一遇。在5年一遇下，區域內將近22%路段積水，平均深度達25cm。
注：人口密集、內澇易發且經濟條件較好的城鎮，宜采用規定的上限。
暴雨積水 ◇滿足面源污染控制需要 ◎蘇州河經歷一期、二期、三期14年的綜合整治，取得了卓著的成果，但河道初雨污染仍然嚴重，河道水質在V~劣V類間波動，逢雨即黑現象普遍存在。
2018年蘇州河主要監測斷面水質情況-摘自市環保局官網 ◇樹立深隧解決中心城區防洪排澇工程示范 目前國際上深層調蓄隧道技術日趨成熟，成功案例20余項，但國內僅廣州、深圳等地開工，國內深層調蓄隧道技術研究相對滯后，存在空白。 蘇州河段深層排水調蓄管道系統工程，目標多樣、條件復雜、難點突出。 通過蘇州河深層調蓄隧道工程的建設可以實現深隧核心技術的研發和突破，進一步樹立示范工程，為后續上海乃至國內深隧系統的建設和深層地下空間的開發奠定堅實基礎。 ◇滿足人們對美好生活向往的需求 “加快生態文明體制改革，建設美麗中國” 加快蘇州河段深隧系統工程的建設，是貫徹落實國家水十條等相關文件要求的需要。 1） 推進綠色發展 2） 著力解決突出環境問題 ◎加快水污染防治，實施環境和近岸海域綜合治理。 ◎提高污染排放標準，強化排污者責任，健全環保信用評價、信息強制性披露、嚴懲重罰等制度。 3） 加大生態系統保護力度 4） 改革生態環境監管體制 三、蘇州河深隧概況 深隧工程概況
蘇州河深隧主隧全長約15km，直徑10m，埋深50~60m，其中試驗段1.67km；服務蘇州河南北兩岸25個排水系統，服務面積約58km2;沿線設置綜合設施8 處， 于夢清園綜合設施設置15m3/s初雨提升泵1座。工程建成后可實現系統提標、排水防澇、初雨治理三大核心目標。
工程目標  系統原理
試驗段工程建設內容 蘇州河段深隧工程試驗段位于整體主隧工程西端，西起苗圃綜合設施、東至云嶺西綜合設施，全長約1.67公里，包含2井1區間。 試驗段總投資約為21.86億元，其中工程費用約17.33億元。
試驗段工程建設目的 在地下深層土建工程中進一步積累實際經驗，落實風險應對措施，加強項目管理控制。 在工程建設中，進一步優化完善設計參數、施工工藝，并形成相對成熟的技術標準體系和技術經濟指標，有效指導后續同類工程的建設。 試驗段工程進展 ◎2016年9月12日獲得項目建議書批復。 ◎2017年3月16日獲得工程可行性研究方案的批復。 ◎2017年5月27日獲得初步設計批復。 ◎6月27日獲得云嶺西施工許可證，6月28日開工建設。 ◎目前，云嶺西地連墻（總計119幅）已全部完成；降水井已完成17口（共計20口）。苗圃已完成地墻68幅（總計93幅），占總幅數的73%。 四、蘇州河深隧研究及建設要點 研究要點 ◇針對問題：多目標協同實現難度大、水力條件復雜多變、用地緊張等。 研究要點（工藝）： ? 深層隧道與淺層排水系統銜接要素、控制形式 ? 豎井入流消能、隧道明滿交替流、豎井及深隧流激振動等水力學關鍵技術 ? 系統集約化布置 ? 安全保障技術 ◇針對問題：豎井開挖深度大、水土壓力分布復雜、承壓水影響程度深等 研究要點（深基坑）： ? 軟土特深圓形豎井水土壓力分布及計算方法 ? 豎井圍護與內部結構型式優化分析 ? 地下連續墻施工、深層承壓水控制、微擾動施工與環境保護等施工技術。 ◇針對問題：深層隧道內外高水壓反復作用、超深覆土等 研究要點（隧道）： ? 高內水壓作用下深埋盾構法隧道的計算分析 ? 高內水壓力作用下襯砌結構型式與力學行為 ? 盾構隧道接縫防水密封墊研究 ? 深層隧道進出洞、隧道防水、高精度管片拼裝等施工技術 堅持科技創新，不斷實現技術突破 科研課題
深層隧道調蓄工程建設關鍵技術與試驗段示范研究
◇深層隧道調蓄系統水力學關鍵技術 ◎模型試驗 ? 1:20豎井物理模型試驗； ? 1:30主隧試驗段物理模型試驗； ? 全系統一維數值模型，試驗段三維數值模型。 ◎主要成果與應用 ? 提出入流豎井的新型結構形式及深隧系統的運行調控技術。 ? 推薦外筒單螺旋階梯旋流式豎井，進流平穩，過流能力強，消能率高，可有效避免空蝕破壞。 ? 提出豎井入流優化改進措施和主隧壓力控制標準和方法。 ◇軟土特深圓形豎井結構關鍵技術 ◎主要成果與應用 ? 提出超深基坑土壓力分布模式的修正方法； ? 軟土超深圓豎井的結構計算方法和標準； ? 首次試驗軟土150m地下連續墻施工工藝，垂直度1/1000，編制了《超深地下連續墻技術規程》； ? 首次試驗110m深N-JET工法（垂直度1/300）和80m深CSM工法（垂直度1/500）地基加固技術； ? 開展抽水試驗，提出軟土地區特深減壓降水施工工藝； ? 形成特深豎井建造全過程的微擾動施工技術體系。 ◇高內水壓作用下深埋隧道計算分析及防水關鍵技術 ◎模型試驗 ? 1:1足尺單環、三環力學、功能性實驗； ? 單、雙排螺栓接頭力學試驗； 接縫防水試驗。 ◎主要成果與應用 ? 揭示了單、雙排螺栓接頭力學特性，建立了內外水壓下超深軟土隧道襯砌的設計方法； ? 完善了雙道防水體系，研發了新型密封墊，實現了張8mm錯10mm下的1.2MPa防水； ? 確定了蘇州深隧的結構設計標準和單層襯砌結構型式。
◇特深覆土及高內水壓盾構法隧道施工技術 ◎主要成果與應用 ? 超深MJS加固原位試樁試驗，深111m，垂直度1/500。 ? 研發了5bar高水壓洞圈內嵌式止水裝置，確保始發洞門無滲漏。 ? 研發了泥水等管路延伸機構，保障分體始發效率。 ? 研制了新型的管片注漿管和快速接頭； ? 首創了多維度混凝土循環機防腐試驗裝置和方法； ? 研發了適應深隧工程的同步漿液材料配比以及泥水處理模式。
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