城市深埋輸水隧洞工程勘察設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究

摘要：城市輸水工程建設(shè)已成為解決水資源供需矛盾、完善水資源配置的重要舉措，但受供水、供電、燃?xì)狻⑼ㄐ诺鹊叵鹿芫€及地表市政交通、房屋等多因素制約，為釋放地表及淺層地下空間資源，越來(lái)越多的城市輸水工程采用深埋布置方式。以深圳市正在規(guī)劃建設(shè)的城市深埋輸水隧洞工程為依托，詳細(xì)分析了勘察設(shè)計(jì)過(guò)程中面臨的困難，并介紹了如何系統(tǒng)解決城區(qū)復(fù)雜勘察環(huán)境下選線選址、建筑物選型、超深超大基坑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、深埋隧洞檢修與運(yùn)維、綠色與智慧建造等技術(shù)難題，有效推動(dòng)了城市密集區(qū)深埋輸水隧洞勘察設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。

關(guān) 鍵 詞：城市深埋輸水隧洞；勘察設(shè)計(jì)；選線選址；運(yùn)維檢修；安全建造

中圖法分類(lèi)號(hào)：TV672.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.12.022

0 引 言

已建成運(yùn)行的城市輸水工程，由于受前期規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)實(shí)力等因素制約，多采用明渠輸水或淺埋管道輸水方式供水^［1-4］。明渠輸水工程存在占用大量地表空間資源、征地協(xié)調(diào)難度大、水質(zhì)安全管控難度大等缺點(diǎn)。早期的淺埋管道輸水工程建設(shè)與城市規(guī)劃建設(shè)同步，但隨著城市化進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn)，新建城市淺埋輸水管道工程不可避免地與既有供水、供電、燃?xì)?、通信等地下管線及市政交通、地表建筑等存在空間沖突，協(xié)調(diào)難度極大；同時(shí)，工程施工將影響周邊環(huán)境、建筑安全，且可能存在頻繁的爆管風(fēng)險(xiǎn)，淺埋輸水管道還會(huì)占用寶貴的地表及淺層地下空間^［5-9］。因此，城市深埋輸水隧洞工程已成為現(xiàn)代都市供水骨干網(wǎng)絡(luò)的新趨勢(shì)。

目前，深圳市為實(shí)現(xiàn)“雙水源、雙安全，應(yīng)急保障90天”的供水目標(biāo)，正在規(guī)劃建設(shè)“三縱四橫”供水水網(wǎng)^［10-11］，新建的羅田水庫(kù)—鐵崗水庫(kù)輸水隧洞工程（以下簡(jiǎn)稱(chēng)羅鐵工程）、公明水庫(kù)—清林徑水庫(kù)連通工程（以下簡(jiǎn)稱(chēng)公清工程）分別為其中的“一縱”“一橫”，兩個(gè)項(xiàng)目均為珠江三角洲水資源配置工程在深圳境內(nèi)的配套項(xiàng)目，相對(duì)關(guān)系見(jiàn)圖1。本文以深圳市“一縱”“一橫”工程為依托，詳細(xì)分析和研究勘察設(shè)計(jì)過(guò)程中面臨的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，以系統(tǒng)解決城區(qū)復(fù)雜勘察環(huán)境下選線選址及建筑物選型、超深超大基坑穩(wěn)定、城區(qū)長(zhǎng)距離深埋隧洞檢修與運(yùn)維、綠色與智慧建造等技術(shù)難題，以有效推進(jìn)城市密集區(qū)深埋輸水隧洞設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。

1 城區(qū)復(fù)雜環(huán)境勘察技術(shù)

1.1 密集建成區(qū)地質(zhì)勘察面臨的困難

與傳統(tǒng)水利水電工程的地質(zhì)勘察不同，城市密集建成區(qū)勘察作業(yè)實(shí)施受多重因素的制約：

（1）地下管線密集，勘察作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)高。城區(qū)環(huán)境內(nèi)，輸水工程線路選擇多沿市政道路、公共綠地布置，而市政道路兩側(cè)分布有大量的地下管線（水、電、油、氣），若勘察作業(yè)實(shí)施方案、管控措施不力，極有可能破壞既有地下管線。城區(qū)環(huán)境內(nèi)勘察作業(yè)鉆孔導(dǎo)致燃?xì)夤艿佬孤?、地鐵停用、供水管道破裂的突發(fā)事件屢見(jiàn)不鮮。因此，城區(qū)環(huán)境地質(zhì)勘察的重點(diǎn)是如何保證勘察作業(yè)安全。

（2）城區(qū)環(huán)境保護(hù)要求嚴(yán)。城區(qū)勘探作業(yè)鉆孔不可避免布置于交通道路、居民區(qū)、工廠區(qū)等人流密集處。鉆孔施工占用城市道路，引發(fā)局部的交通不便；鉆探使用的循環(huán)泥漿處置不當(dāng)容易對(duì)城區(qū)環(huán)境造成污染；鉆探過(guò)程中噪聲過(guò)大容易擾民等。因此，避免城區(qū)勘探作業(yè)對(duì)環(huán)境的污染是勘察工作的難點(diǎn)。

（3）城區(qū)聲、磁、電干擾強(qiáng)。城市建成區(qū)既有建筑物密集，輸電線路、地下管線縱橫交錯(cuò)，這些結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的振動(dòng)、電磁、地電等干擾，對(duì)聲法、電法、磁法的傳統(tǒng)物探技術(shù)影響較大，使得傳統(tǒng)物探方法在城區(qū)使用受限。因此，在傳統(tǒng)物探技術(shù)使用受限的條件下，如何選擇適用于城區(qū)的物探技術(shù)是物探工作重點(diǎn)。

1.2 勘察作業(yè)安全控制措施

1.2.1 地下管線安全保護(hù)措施

（1）總體原則。地下管線的保護(hù)和避讓總體遵循“查、訪、探、挖、護(hù)”五字方針原則。① 查：結(jié)合孔位布置，詳細(xì)排查管線走向及高程、特征、權(quán)屬單位等；② 訪：依據(jù)排查的管線資料，走訪權(quán)屬單位，重要管線現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)；③ 探：采用管線探測(cè)儀探明管線的準(zhǔn)確位置；④ 挖：采取挖探方法查明淺部管線的位置；⑤ 護(hù)：將鉆孔2 m范圍內(nèi)管線進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并采用防護(hù)措施。

（2）專(zhuān)項(xiàng)方案。勘察工作開(kāi)展前，編制《地下管線勘探專(zhuān)項(xiàng)施工方案》《地下管線事故應(yīng)急預(yù)案》等專(zhuān)項(xiàng)方案，并按照批準(zhǔn)的專(zhuān)項(xiàng)方案開(kāi)展勘察工作。

（3）過(guò)程控制。嚴(yán)格落實(shí)“地下管線探測(cè)流程”和“鉆孔作業(yè)開(kāi)孔流程”的相關(guān)規(guī)程要求，并對(duì)操作人員進(jìn)行安全技術(shù)交底。鉆孔定位后，需查清鉆孔周邊4 m范圍內(nèi)管線分布情況，勘察過(guò)程中出現(xiàn)異常情況應(yīng)立即停止鉆進(jìn)，待查明原因后再行鉆進(jìn)（圖2）。

1.2.2 城區(qū)勘探文明作業(yè)及環(huán)保措施

（1）城區(qū)鉆孔作業(yè)區(qū)設(shè)置圍擋及警示標(biāo)志，對(duì)涉及占用交通道路的安排專(zhuān)人疏導(dǎo)。

（2）鉆孔施工過(guò)程中水泥漿循環(huán)使用，減少排放。定期對(duì)鉆孔器具維護(hù)，減少設(shè)備滴、漏油污染環(huán)境，鉆孔完成后，及時(shí)恢復(fù)到作業(yè)前場(chǎng)地環(huán)境。

（3）鉆孔器具盡量選用低噪音設(shè)備，鄰居民區(qū)設(shè)隔音棚，以減少噪聲對(duì)居民的影響。

1.3 勘察新技術(shù)應(yīng)用

1.3.1 微動(dòng)探測(cè)

微動(dòng)探測(cè)方法不采用人工振源，而是利用地球表層時(shí)刻存在著的天然微弱振動(dòng)（如行駛車(chē)輛、機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)）進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作。微動(dòng)勘察方法最開(kāi)始應(yīng)用于煤礦采區(qū)勘探，該方法對(duì)陷落柱異常區(qū)反應(yīng)敏感。在深圳地鐵隧洞勘探中，利用二維微動(dòng)剖面技術(shù)獲得2條微動(dòng)視S波速度剖面，結(jié)合鉆探結(jié)果標(biāo)定，對(duì)視S波速度剖面進(jìn)行了巖性解釋?zhuān)Τ龆帯肮率保昐波速度剖面上清晰顯示各巖性層的起伏形態(tài)。該技術(shù)在羅鐵工程區(qū)玉律斷裂帶附近也進(jìn)行了應(yīng)用，有效查明了隱伏斷裂、風(fēng)化深槽的分布特征，微動(dòng)探測(cè)成果圖如圖3所示。

1.3.2 大頂角斜孔鉆探方法

輸水隧洞穿越眾多地表水體，常規(guī)垂直鉆孔實(shí)施難度大，為查明穿越地表水體洞段工程地質(zhì)條件以及重要地質(zhì)界線和斷層帶性狀，采用了大頂角斜孔鉆探方法?？碧浇Y(jié)果不但為隧洞圍巖分類(lèi)和涌水量預(yù)測(cè)取得了詳實(shí)可靠的一手資料，還節(jié)約了大量的勘探成本和時(shí)間。

1.3.3 無(wú)人機(jī)三維傾斜攝影

城市地形測(cè)量時(shí)，由于建筑物遮擋，通視困難；同時(shí)，在高樓密集區(qū)測(cè)繪存在易失信號(hào)、初始化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等缺陷，從而影響地形圖測(cè)繪質(zhì)量和精度。因此，采用無(wú)人機(jī)三維傾斜攝影測(cè)繪技術(shù)，快速營(yíng)造輸水線路區(qū)的三維環(huán)境，全面準(zhǔn)確獲取輸水線路區(qū)地形地物的平面信息、高程信息以及實(shí)景狀態(tài)，為后續(xù)的BIM設(shè)計(jì)和智慧水務(wù)建設(shè)搭建了可靠的三維地理信息框架。

1.3.4 高保真取芯技術(shù)

地質(zhì)勘察鉆孔取芯過(guò)程中，巖芯從原位環(huán)境中取出后初始的壓力釋放，巖芯接觸外界空氣后部分成分被氧化，且溫度和濕度均與原位環(huán)境中不同，巖芯的完整性和力學(xué)性能難以準(zhǔn)確反映出真實(shí)原位環(huán)境下的力學(xué)特征。為了保證取出的巖芯能夠在試驗(yàn)過(guò)程中再現(xiàn)其在原位環(huán)境下的特性，采用了高保真取芯技術(shù)，即通過(guò)四重管保真取芯鉆具有效保證了巖芯的完整和外部環(huán)境的影響，斷層帶取芯率由傳統(tǒng)的65%提高至95%。

2 城市深埋隧洞工程選線選址及分水設(shè)施選型

2.1 工程選線選址的敏感因素

城市密集區(qū)輸水隧洞工程選線選址與山嶺地區(qū)有較大差異^［11-13］，主要體現(xiàn)在以下5個(gè)方面：

2.1.1 對(duì)城市功能的影響

工程線位走向、縱剖面高程應(yīng)首先符合地下空間綜合利用規(guī)劃要求，同時(shí)與既有、規(guī)劃交叉建筑物預(yù)留足夠的安全距離，確保安全穿越。工程建設(shè)期的施工出渣通道應(yīng)避讓居民區(qū)、生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)，將對(duì)周邊環(huán)境、出行公眾的影響降到最低。

2.1.2 報(bào)批報(bào)建協(xié)調(diào)

工程選線選址階段，應(yīng)充分考慮報(bào)批報(bào)建對(duì)工程可實(shí)施性及建設(shè)進(jìn)度的影響，主要表現(xiàn)為：

（1）用地協(xié)調(diào)。地表臨時(shí)用地、永久用地選址應(yīng)盡量避讓生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)及林地，減少審批流程；同時(shí)，方案確定后應(yīng)及時(shí)與國(guó)土部門(mén)、所屬街道等權(quán)屬單位對(duì)接，復(fù)核土地屬性，對(duì)涉及私人用地、難以協(xié)調(diào)的地塊，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整、避讓。

（2）交通疏解。當(dāng)工程臨時(shí)用地占用市政道路時(shí)，需進(jìn)行交通疏解，并提前開(kāi)展占道申請(qǐng)，該項(xiàng)工作除增加工程投資外，尚需較多的行政審批手續(xù)，對(duì)工程進(jìn)度影響較大；同時(shí)，在工程概算階段應(yīng)留足交通疏解費(fèi)用。

（3）管線遷改。用地范圍初步選定后，應(yīng)及時(shí)開(kāi)展地下管線排查，查明各類(lèi)地下管線屬性、權(quán)屬，提前開(kāi)展管線遷改報(bào)批工作；同時(shí)，在工程概算階段，應(yīng)留足管線遷改費(fèi)用。

2.1.3 工程安全

工程安全主要表現(xiàn)為施工期安全和運(yùn)行期安全，施工期安全又包括工程本身的安全以及工程施工時(shí)對(duì)交叉建筑物安全的影響，應(yīng)在工程選線選址階段充分考慮。

2.1.4 工期保證度

工程選線選址階段，應(yīng)充分重視地質(zhì)條件、用地協(xié)調(diào)辦理、管線遷改及占道審批等因素對(duì)工期的影響。

2.1.5 綜合效益

工程選線選址除應(yīng)考慮工程投資因素外，工程運(yùn)行期成本亦為很重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2.2 工程選線選址

依據(jù)2.1節(jié)所述選線選址的敏感因素，提出線路平面布置、縱剖面布置相關(guān)原則，并據(jù)此確定了羅鐵、公清項(xiàng)目線路布置方案。限于篇幅，本文僅以羅鐵項(xiàng)目為例闡述。

2.2.1 平面線位走向

基于工程布置對(duì)環(huán)境影響最?。ū荛_(kāi)環(huán)境敏感區(qū)、建筑物群、用地有效期內(nèi)可批）、用地協(xié)調(diào)性好（避讓規(guī)劃紅線、用地?zé)o產(chǎn)權(quán)糾紛）、報(bào)批報(bào)建程序少（管線遷改、交通疏解、占道審批）、交叉建筑物安全穿越（滿足安全距離和管理范圍要求）、滿足供水目標(biāo)（分水支線投資綜合最優(yōu)）等原則，初步選定了輸水線路平面布置方案，并發(fā)函征求了36個(gè)相關(guān)權(quán)屬單位意見(jiàn)，依據(jù)意見(jiàn)進(jìn)行必要調(diào)整后，確定的輸水線路平面線位布置見(jiàn)圖4。輸水干線總長(zhǎng)21.68 km，從羅田水庫(kù)進(jìn)水口起，穿越廣深港客運(yùn)專(zhuān)線、龍大高速后，與南光高速伴行6.2 km，至南光高速與樓崗大道交叉口處，沿根玉路布置，穿五指耙森林公園后，近南北向接至鐵崗水庫(kù)出水口。

2.2.2 隧洞標(biāo)高

依據(jù)相關(guān)城市發(fā)展規(guī)劃，通常認(rèn)為地下埋深0～10 m為淺層、10～30 m為次淺層、30～50 m為次深層，埋深大于50 m的為深層地下空間。為預(yù)留地表及淺層地下空間資源，羅鐵工程輸水隧洞埋深一般大于50 m，且該埋深處地質(zhì)結(jié)構(gòu)相對(duì)均一，利于TBM施工掘進(jìn)。同時(shí)，洞頂高程與交叉建筑物留有足夠安全距離，有利于交叉建筑結(jié)構(gòu)安全^［14］。

隧洞標(biāo)高尚需考慮排水檢修需要，隧洞縱剖面應(yīng)設(shè)置縱坡，以便水流排出。最終確定輸水隧洞縱剖面如圖5所示。

此外，城區(qū)輸水隧洞工程選線選址還須考慮施工工法等因素。傳統(tǒng)爆破施工過(guò)程中，難以有效控制爆破公害對(duì)周邊的影響，加之城區(qū)人口密集，建筑結(jié)構(gòu)以及市政設(shè)施較多，為了降低隧洞施工對(duì)人居環(huán)境的影響，應(yīng)優(yōu)先考慮采用機(jī)械（TBM）掘進(jìn)^［14-16］。而TBM設(shè)備組裝、始發(fā)以及接收等對(duì)空間以及線路布置等都有所要求，應(yīng)結(jié)合工期，對(duì)輸水線路進(jìn)行合理的布置和分段，并結(jié)合地質(zhì)條件選擇不同的設(shè)備型式。

2.3 輸水隧洞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.3.1 隧洞襯砌結(jié)構(gòu)

城區(qū)輸水隧洞在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)充分考慮水文地質(zhì)環(huán)境，防止地下水持續(xù)引排破壞環(huán)境、引起地表沉降；此外還應(yīng)避免隧洞輸水過(guò)程中內(nèi)外水交換，造成水源污染。鑒于此，在襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中提出了“封堵控排”的理念，并采用“管片+鋼內(nèi)襯”組合式襯砌結(jié)構(gòu)得以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，通過(guò)三維數(shù)值模型（圖6）對(duì)結(jié)構(gòu)受力特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究，結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)可充分發(fā)揮管片和鋼內(nèi)襯承載能力，確保輸水隧洞的長(zhǎng)期安全。

2.3.2 豎井結(jié)構(gòu)

為了滿足TBM分段施工掘進(jìn)、輸水隧洞分水和分段檢修等，輸水隧洞沿線布置了若干豎井。同時(shí)，為滿足檢修和分水設(shè)施布置，豎井規(guī)模一般較大，屬于超深、超大豎井。豎井周邊環(huán)境復(fù)雜，地下管廊和地表建

圖4 羅鐵項(xiàng)目輸水線路平面線位示意

Fig.4 Plane diagram of water conveyance line of Luotie project

筑較多、地質(zhì)條件復(fù)雜、地下水位高，豎井安全問(wèn)題突出。豎井設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選，采用了受力條件較好的圓形斷面，并采用了“帷幕灌漿+固結(jié)灌漿+錨筋樁”三重抗浮以及“高壓旋噴樁+地連墻工字鋼接頭+內(nèi)襯墻接縫銅止水+接縫灌漿”四重防水設(shè)計(jì)，同時(shí)，基于精細(xì)有限元模型（圖7）對(duì)豎井施工全工況進(jìn)行了力學(xué)模擬，分析接縫對(duì)豎井剛度弱化效應(yīng)，確保了結(jié)構(gòu)安全。

2.4 分水設(shè)施選型

城市深埋輸水隧洞工程多具有向沿線水廠供水的任務(wù)，且利用TBM施工所需的工作井布置分水設(shè)施，可實(shí)現(xiàn)永臨結(jié)合、節(jié)約投資。但城市超深豎井存在基坑穩(wěn)定、影響周邊建筑物安全、占用地表用地等問(wèn)題。

羅鐵工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)羅田水廠分水設(shè)施、長(zhǎng)流陂水廠分水設(shè)施型式開(kāi)展了深入對(duì)比研究，最終提出利用地下閥室替代超深豎井的設(shè)計(jì)方案，既節(jié)約了工程投資、規(guī)避了工程施工風(fēng)險(xiǎn)，又釋放了地表用地。公清項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，提出了地下泵站替代豎井式泵站的設(shè)計(jì)方案，同樣達(dá)到了上述目的。羅鐵項(xiàng)目地下閥室（圖8）布置于地下約50 m的隧洞中，隧洞整體采用鋼筋混凝土襯砌結(jié)構(gòu)，閥室內(nèi)布置有蝶閥、分水岔管、檢修啟閉設(shè)施等。公清項(xiàng)目地下泵站（圖9）同樣布置于地下約50 m的隧洞中，內(nèi)部布置水泵機(jī)組和檢修啟閉設(shè)施。相比超深豎井，地下閥室和地下泵站全部布置于地下，不占用城市地表資源，可有效釋放土地資源，避免與地面建（構(gòu)）筑物以及淺層城市市政管線的交叉和干擾，極大降低了報(bào)批報(bào)建和管線遷改的難度。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，羅鐵工程、公清工程采用上述方案后節(jié)約地表資源超100 000 m²，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益巨大。

3 城市深埋隧洞工程檢修與運(yùn)維設(shè)計(jì)

3.1 工程檢修、運(yùn)維存在的難題

羅鐵工程、公清工程均具有輸水線路長(zhǎng)、隧洞埋深大、干線豎井深、運(yùn)行期洞內(nèi)總水量大的特點(diǎn)。以羅鐵項(xiàng)目為例，隧洞一般埋深為50 m、最大埋深達(dá)120 m，輸水干線豎井最深80 m、隧洞總水量約500 000 m³。檢修、運(yùn)維存在的主要難題包括：

（1）若采用全段一次檢修方案，隧洞排空耗時(shí)長(zhǎng)、影響沿線用戶(hù)供水、原水浪費(fèi)嚴(yán)重；

（2）若采用同類(lèi)工程的垂直檢修方案，即檢修時(shí)通過(guò)豎井內(nèi)電梯到達(dá)隧洞，因豎井較深，存在檢修交通耗時(shí)長(zhǎng)、檢修物資轉(zhuǎn)運(yùn)難度大等問(wèn)題。

3.2 解決方案

（1）總體檢修方案。工程檢修主要包括：日常巡檢、應(yīng)急檢修兩種工況。其中，日常巡檢包括動(dòng)水檢查、靜水檢查，均為不放空檢修。因工程正常運(yùn)行時(shí)，洞內(nèi)最大流速為1.45 m/s，具備機(jī)器人水下作業(yè)巡檢條件，故日常巡檢以水下機(jī)器人檢查為主。 應(yīng)急檢修為放空檢修，并將依據(jù)安全監(jiān)測(cè)成果、水下機(jī)器人巡檢資料，綜合確定應(yīng)急檢修區(qū)間、檢修時(shí)間。

（2）檢修排水設(shè)計(jì)。結(jié)合沿線水廠位置、水廠供水水源因素，以最大程度提高水廠供水保證率為原則，開(kāi)展了檢修排水設(shè)計(jì)。具體方案為：工程全線分3段檢修、3段排水，即進(jìn)水口至五指耙水廠分水井為第一段、五指耙水廠分水井至長(zhǎng)流陂閥室為第二段、長(zhǎng)流陂閥室至出水口為第三段。第一段放空檢修時(shí)，通過(guò)鐵崗水庫(kù)反向供水至五指耙水廠、長(zhǎng)流陂水廠；第二段放空檢修時(shí)，通過(guò)羅田水庫(kù)供水至五指耙水廠，鐵崗水庫(kù)反向供水至長(zhǎng)流陂水廠；第三段檢修時(shí)，通過(guò)羅田水庫(kù)正向供水至羅田水廠、五指耙水廠、長(zhǎng)流陂水廠。檢修分段見(jiàn)圖10。

（3）檢修交通設(shè)計(jì)。以羅鐵項(xiàng)目為例，輸水線路總長(zhǎng)約21.68 km，人工步行檢查和維護(hù)效率低，難以在較短的檢修停水期內(nèi)完成巡檢和維護(hù)工作，為此采用機(jī)動(dòng)車(chē)輛作為交通工具，在輸水干線隧洞底部回填2.5 m寬平臺(tái)作為行車(chē)通道。

結(jié)合沿線檢修分段情況，全線設(shè)3條檢修平洞、1條垂直交通系統(tǒng)，即各檢修分段分別設(shè)置1條檢修平洞，保證檢修車(chē)輛快速通行（圖11）。

4 城市深埋隧洞工程的綠色與安全建造

4.1 綠色建造設(shè)計(jì)

羅鐵、公清項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，主要遵循《深圳市綠色建筑促進(jìn)辦法》相關(guān)要求開(kāi)展綠色建造設(shè)計(jì)工作，并以“全壽命周期內(nèi)安全耐久、四節(jié)一保、運(yùn)維高效、和諧共生”作為目標(biāo)。提出涉及安全耐久、節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、施工管理、運(yùn)維管理、技術(shù)創(chuàng)新、環(huán)境保護(hù)等9大類(lèi)30項(xiàng)綠色建造措施，具體見(jiàn)表1。

4.2 安全建造設(shè)計(jì)

城市深埋輸水隧洞工程位于城市密集建成區(qū)，工程安全生產(chǎn)至關(guān)重要。據(jù)國(guó)際勞工組織統(tǒng)計(jì)，約60%的工程事故與未開(kāi)展安全設(shè)計(jì)有關(guān)。為保證工程安全，分類(lèi)/具體措施安全耐久/結(jié)構(gòu)安全：避開(kāi)或處置風(fēng)險(xiǎn)體，鄰接物評(píng)估或?qū)徟徊捎米悦軐?shí)混凝土，開(kāi)挖洞徑減小，安全耐久；城市內(nèi)澇：復(fù)核暴雨工況建筑物安全，提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)地/控制泵站及工作井建筑規(guī)模、永臨結(jié)合；優(yōu)化建筑物型式：豎井改為地下閥室+平洞；壓縮永久用地：控制建筑規(guī)模，節(jié)約用地；永臨結(jié)合節(jié)能/節(jié)能檢修：智能檢修、分段檢修；抬高洞底高程自排；盾構(gòu)或TBM管片模塊化，提高施工效率；建筑節(jié)能：維護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能；優(yōu)選空調(diào)系統(tǒng)；綠化覆蓋節(jié)水/結(jié)構(gòu)防漏禁排：鋼襯防內(nèi)水外滲、城區(qū)禁止永久排水；雨水生態(tài)利用：就地消納利用，生態(tài)海綿水利工程；施工用水再利用：施工用水收集、處理，回收利用節(jié)材/用材降耗：高標(biāo)號(hào)混凝土、高強(qiáng)鋼筋，降低材料用量；設(shè)備二次利用：減少專(zhuān)用，兼顧通用，如TBM選型；渣料利用：砂石料源、填海造地、建筑砌塊施工管理/智慧工地：物聯(lián)網(wǎng)+BIM，進(jìn)度、投資、質(zhì)量智能管控；技術(shù)支持：綠色建造專(zhuān)項(xiàng)施工組織設(shè)計(jì)；專(zhuān)項(xiàng)交底和會(huì)審；用材控耗：加強(qiáng)預(yù)拌混凝土損耗、鋼筋加工損耗的控制運(yùn)維管理/智慧運(yùn)維：聯(lián)合調(diào)度、結(jié)構(gòu)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)、環(huán)境與能耗監(jiān)控；規(guī)范管理：制定完善的節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、綠色操作規(guī)程；進(jìn)水塔采用分層取水方式，避免取庫(kù)底低溫水；合理設(shè)置檢修排水點(diǎn)，減少每段檢修排水時(shí)長(zhǎng)、水量技術(shù)創(chuàng)新/智慧工程：基于BIM的全階段智慧設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)維；智能檢修：應(yīng)用水下智能檢測(cè)、水下機(jī)器人檢修技術(shù)；建筑型式：研究采用裝配式結(jié)構(gòu)；生物防腐：附著機(jī)理、防附著及污損措施環(huán)境保護(hù)/鄰近水源建筑防腐涂層滿足飲用水要求;施工期地下水監(jiān)控，及時(shí)堵水、補(bǔ)水;結(jié)合工程任務(wù)，合理設(shè)置生態(tài)景觀，水產(chǎn)城融合;禁裸設(shè)計(jì)：棄渣利用、管線地埋、綠色邊坡該項(xiàng)目設(shè)計(jì)方面主要采用的安全建造措施包括：① 對(duì)臨近交叉建筑物全方位安全監(jiān)測(cè)；② TBM施工段采取不少于2種超前地質(zhì)預(yù)報(bào)措施；③ 結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施進(jìn)度，分年度制定度汛技術(shù)要求；④ 結(jié)合工程特點(diǎn)、地質(zhì)條件，制定安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)清單與應(yīng)急管理預(yù)案；⑤ 針對(duì)不良地質(zhì)體，制定完備的超前處理措施。

5 結(jié) 論

本文以深圳市正在規(guī)劃建設(shè)的城市深埋輸水隧洞工程為例，詳細(xì)分析了勘察設(shè)計(jì)過(guò)程中面臨的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，系統(tǒng)解決了城區(qū)復(fù)雜勘察環(huán)境下選線選址及建筑物選型、超深超大基坑穩(wěn)定、城區(qū)長(zhǎng)距離深埋隧洞檢修與運(yùn)維、綠色與智慧建造等技術(shù)難題，有效推動(dòng)和促進(jìn)了城市密集區(qū)深埋輸水隧洞設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。

（1）城區(qū)復(fù)雜環(huán)境地質(zhì)勘察工作要高度重視對(duì)地下管線的探查與保護(hù)工作。羅鐵項(xiàng)目遵循“查、訪、探、挖、護(hù)”五字方針，并依據(jù)制定的專(zhuān)項(xiàng)施工方案，累計(jì)完成鉆孔進(jìn)尺27 000 m，未發(fā)生一例安全生產(chǎn)事故，其思路和方法可供類(lèi)似工程借鑒。

（2）城區(qū)輸水隧洞工程選線選址應(yīng)充分征求相關(guān)權(quán)屬單位意見(jiàn)，隧洞埋深的確定應(yīng)遵從當(dāng)?shù)氐叵驴臻g開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃要求；主要建筑物選型應(yīng)結(jié)合地形地質(zhì)條件，深入研究采用全地下方案的可行性，以釋放更多的地表及淺層地下空間資源。

（3）城市供水隧洞工程因線路長(zhǎng)、埋設(shè)大、排水體量大，宜采用分段排水、分段檢修方案；同時(shí)因需向沿線水廠供水，工程檢修分段應(yīng)充分考慮各段檢修對(duì)水廠供水的影響，提高水廠用水保證率；檢修排水應(yīng)盡可能排至臨近部位的水庫(kù)、河道，實(shí)現(xiàn)水資源再利用。

（4）城市供水工程應(yīng)開(kāi)展必要的綠色建造設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)全壽命周期內(nèi)“安全耐久、四節(jié)一保、運(yùn)維高效、和諧共生”的目標(biāo)。同時(shí)，應(yīng)結(jié)合工程特點(diǎn)、環(huán)境特點(diǎn)，開(kāi)展安全建造設(shè)計(jì)工作。

參考文獻(xiàn)：

［1］肖桂明.東深供水改造工程輸水管道結(jié)構(gòu)型式及縱坡的選定［J］.水利水電，2000（1）：64-69.

［2］張卷佶，程強(qiáng)，趙利軍.結(jié)合天津市大型輸水工程論城市輸水管線的優(yōu)化布置［J］.科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2010，20（14）：191-193.

［3］姜思寶.遼寧省愛(ài)河水利樞紐及城市輸水管線工程給排水PCCP管道沉井施工淺析［J］.內(nèi)蒙古水利，2015（5）：111-112.

［4］羅靖.惠州市東江引水一期長(zhǎng)距離輸水管道工程管材優(yōu)化比選分析［J］.工程技術(shù)研究，2022，7（23）：107-109.

［5］蘇軍.城市規(guī)劃區(qū)內(nèi)水利工程輸水線路分析比選［J］.水利利學(xué)與寒冬工程，2022，5（6）：106-109.

［6］張志勝，段錦章，周利全，等.長(zhǎng)距離輸水工程彌合水錘防護(hù)措施研究［J］.人民長(zhǎng)江，2019，50（5）：127-132，139.

［7］李雨寧.淺論市政道路給水管的安裝施工［J］.科技資訊，2011（22）：135.

［8］國(guó)宏圖.淺談城市淺埋市政給水管的應(yīng)力分析［J］.價(jià)值工程，2011，30（12）：267.

［9］唐華俊，陳佑啟，范朗斯特，等.中國(guó)土地資源可持續(xù)利用的理論與實(shí)踐［M］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，2000.

［10］紀(jì)碧華，劉增賢，李深，等.面向長(zhǎng)三角一體化的太湖流域智能水網(wǎng)建設(shè)構(gòu)想［J］.水利水電快報(bào)，2021，42（9）：85-90.

［11］劉來(lái)勝，郭世浩，杜歷，等.城市供水應(yīng)急備用水源規(guī)劃與實(shí)施保障研究［J］.中國(guó)水利，2022（16）：18-20.

［12］武煥陽(yáng)，曾思平，田蓓.城市地下空間開(kāi)發(fā)背景下非農(nóng)建設(shè)用地使用管理探討：以深圳市大鵬新區(qū)為例［J］.未來(lái)城市設(shè)計(jì)與運(yùn)營(yíng)，2022（8）：47-50.

［13］王榮彪.城市地質(zhì)勘察工作及可持續(xù)發(fā)展中存在的問(wèn)題分析與探討［J］.建筑施工，2010，32（10）：1089-1090.

［14］文哲.市政供水工程中長(zhǎng)距離輸水問(wèn)題探討［J］.有色冶金設(shè)計(jì)與研究，2004，25（1）：47-50.

［15］陳玉培，王偉，孫衛(wèi)靜.引黃入冀補(bǔ)淀工程局部輸水線路分析比選［J］.河南科學(xué)，2014，32（8）：1534-1537.

［16］楊東輝，陳好春，王俊杰.復(fù)雜地質(zhì)條件下輸水隧洞施工與監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)［J］.建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)，2022（13）：105-109.

（編輯：胡旭東）

Key technologies of survey and design of deep-buried water conveyance

tunnels in urban areas

YANG Qigui¹，WANG Hanhui¹，ZHANG Cunhui²

（1.CISPDR Corporation，Wuhan 430010，China； 2.Changjiang Survey，Plan，Design amp; Research Co.，Ltd.，Wuhan 430010，China）

Abstract： The construction of urban water conveyance projects has become an important measure to solve contradictions between supply and demand of water resources and improve the allocation of water resources.However，due to the constraints of underground pipelines such as water supply，power supply，gas，communication，surface municipal transportation，housing and other factors，in order to release the surface and shallow underground space resources，more and more urban water conveyance projects adopt deep buried forms.Based on the urban deep-buried water conveyance tunnel engineering under planning and construction in Shenzhen City，this paper analyzed the difficulties faced in the survey and design process in detail，and introduced how to systematically solve the technical problems such as line and site selection，building selection，structural stability of super-deep and super-large foundation pits，maintenance and operation of deep-buried tunnels，green and intelligent construction in the complex survey environment of urban areas，which effectively promotes the development of survey and design technologies of deep-buried water conveyance tunnels in high-density urban area.The relevant results can provide reference for the design and construction of similar projects.

Key words： deep-buried water conveyance tunnel engineering in urban area；survey and design；line and site selection；maintenance and operation；safety construction