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摘要：本文通过对秦岭隧洞越岭段水面线的推求，提出了选取TBM段中心线比降，减糙衬砌处理分析出其水面线成果， 从而对隧洞断面型式的选取提供合理的建议。
关键字：供水，秦岭输水隧洞，减糙
中图分类号：U45文献标识码： A
1、 工程概况
陕西省引汉济渭工程从陕南汉江流域调水至渭河流域的关中地区，是解决陕西省关中地区水资源短缺，实施陕西省内水资源优化配置，改善渭河流域生态环境，促进关中地区经济发展的跨流域调水工程，该项目由黄金峡水利枢纽、三河口水利枢纽和秦岭输水隧洞等3部分组成。
秦岭输水隧洞是引汉济渭工程唯一的输水工程，承担着将汉江干流的水输送到关中地区的任务，隧洞南起黃金峡枢纽坝后泵站出水池，北至黑河右岸周至县马召乡黄池沟，线路全长98.299km，由黄三段和越岭段组成，其中黄三段长16.52km，越岭段长81.779km。隧洞设计流量70m3/s，纵比降1/2500。黄三段末端设控制闸，沿线布设退水洞1条，长506m，沿线布设施工支洞4条，总长2621m，采用钻爆法施工，横断面形式为6.76×6.76m的马蹄形；越岭段进出口段采用钻爆法施工，横断面形式为6.76×6.76m的马蹄形，其余为TBM施工，断面形式为直径6.92/7.52m圆形断面，沿线布设施工支洞10条，全长22367m。
2、 水面线推求方案
秦岭输水隧洞属超长明流隧洞，其水面线推求采用能量方程法。并进行了不同方案的水面线推求，分别是：方案一保持隧洞纵向水面线平顺衔接，考虑沿程和局部损失，允许隧洞洞底局部降低或抬高；方案二保持隧洞纵向水面线平顺衔接，通过加大TBM直径，基本保持TBM段隧洞中心线接近直线；方案三通过对TBM施工洞段Ⅰ、Ⅱ类围岩段减糙衬砌，满足TBM段洞段中心线为直线进行水面线衔接。
1）方案一：水面平顺衔接、局部降低或抬高洞底满足水面衔接要求
水面线推求成果，隧洞进口底板高程542.72m，设计水位547.62m，水面最大降落0.11m，雍高0.07m；隧洞底板高程在钻爆法与TBM复合衬砌段衔接处25+760~25+770段降低0.28m，TBM复合衬砌与锚喷支护段连接段27+983~27+993段降低0.56m，TBM锚喷支护段与复合衬砌45+593~45+603连接段有0.51m的升高槛，TBM复合衬砌与钻爆法连接段64+820~64+830有0.28m的升高槛。
由于各类不同断面的水深差异，钻爆法与TBM复核衬砌断面水深相差0.28m，TBM复核衬砌与锚喷支护断面水深差0.63m，滿足水面衔接后，洞底高程出现了局部升高或降低的情况，从根本上不能满足TBM中心线接近直线的施工要求，因此，需要加大TBM直径或将喷锚支护段减糙。
2）方案二：水面平顺衔接、加大TBM直径满足TBM中心线接近直线
经试算，此方案需将TBM开挖直径由8.06m扩大到8.22m，由此将引起TBM复合衬砌过水断面直径由6.92m增大到7.08m，TBM锚喷段直径由7.76m增大到7.92m。隧洞综合比降为1/2493。
水面线推求成果，隧洞进口底板高程542.75m，设计水位547.63m，水面最大降落0.11m，雍高0.07m。隧洞底板高程与方案一基本接近，TBM段隧洞中心线虽有0.095~0.137m的局部升高或降低，但基本接近直线。可以满足TBM施工要求。
3）方案三：TBM段中心线比降为1/2500、ⅠⅡ类围岩减糙衬砌
维持TBM开挖直径及中心线比降不变，将Ⅰ、Ⅱ类围岩结构形式改为减糙衬砌。减糙衬砌后过水断面直径为7.52m，减糙厚度按全断面0.25m考虑。该方案纵横断面设计主要参数见表。
方案三：TBM段中心线比降为1/2500、ⅠⅡ类围岩减糙衬砌主要参数表
断面 桩号 距离 比降 中心线高程 底板
高程 直径
马蹄 0+000 25760 1/2500 546.030 542.65 6.76
25+760 535.726 532.35 6.76
圆形复衬 渐变段 10
25+770 2213 1/2500 535.722 532.26 6.92
27+983 534.837 531.38 6.92
渐变段 10
圆形减糙 27+993 7145 1/2500 534.833 531.07 7.52
35+138 531.975 528.21 7.52
圆形复衬 渐变段 10
35+148 330 1/2500 531.971 528.51 6.92
35+478 531.839 528.38 6.92
渐变段 10
圆形减糙 35+488 5580 1/2500 531.835 528.07 7.52
41+068 529.603 525.84 7.52
圆形复衬 渐变段 10
41+078 80 1/2500 529.599 526.14 6.92
41+158 529.567 526.11 6.92
渐变段 10
圆形减糙 41+168 4425 1/2500 529.563 525.80 7.52
45+593 527.793 524.03 7.52
圆形复衬 渐变段 10
45+603 19227 1/2500 527.789 524.33 6.92
64+830 520.098 516.64 6.92
马蹄 渐变段 10
64+840 16785 1/2530 520.014 516.63 6.76
81+625 513.380 510.00 6.76
水面线推求采用分段求和法计算，分为钻爆段0+000~25+760段，TBM段25+760~45+603段，45+603~81+625段TBM及钻爆段不发生雍水现象，降水曲线相对平缓，近似按恒定均匀流推求。
依据水面线推求成果，隧洞进口底板高程542.65m，设计水位547.53m，出口底板高程510.0m，设计水位514.91m。该方案上游0+000~25+760钻爆段为均匀流；受TBM中线为直线、复合衬砌与减糙衬砌断面尺寸导致洞底高程变化的影响，25+760~27+983段产生降水曲线，最大降水高度0.807m；27+983~35+138段趋近均匀流；35+138~35+488为降水曲线；35+488~41+068段为雍水曲线，最大雍水高度0.312m；41+068~41+168段产生降水曲线；41+168~45+603为雍水曲线，最大雍水高度0.779m；45+603~81+625段近似为均匀流，仅在64+830后出现0.25m的局部降水。
此方案除64+840~81+625段为满足隧洞放空要求底板平接、比降为1/2530外，其余段隧洞底板、TBM中心线段综合比降均为1/2500。经复核，减糙要求的糙率不大于0.014，对应减糙厚度按全断面0.25m计算。
3、 水面线推求合理性分析
综上所述，以上各方案水面线推求特点明显，方案一基本维持TBM开挖直径8.06m不变，对TBM段ⅠⅡ类围岩锚喷支护虽然投资较省，但由于TBM段中心线的突然升高或降低无法满足施工要求，因此，方案一不满足要求。方案二虽然最大限度地满足了TBM段中心线接近直线的要求，但由于TBM开挖直径增大了0.16m，导致全断面39.07km的开挖量增大，同时也导致21.92km的TBM复合衬砌断面直径增大0.16m，和方案三相比，仅仅将17.15km的ⅠⅡ类围岩锚喷混凝土断面改为减糙混凝土，其余均维持原断面尺寸及结构形式不变，方案二增加工程量较大。综合比较方案三虽然投资有所增加，但增加幅度远低于方案二，因此，本阶段推荐方案三。
4、结语
通过对秦岭隧洞越岭段水面线的推求，提出对于TBM施工的隧洞应进行减糙衬砌的处理来满足水面线的平顺衔接及施工要求。
参考文献：
〔1〕刘纯义熊宜福《水力学》 中国水利水电出版社2005
〔2〕吕颖峰王文成等 《陕西省引汉济渭工程可行性研究秦岭输水隧洞工程设计报告》陕西省水利电力勘测设计研究院2008
关键字：供水，秦岭输水隧洞，减糙
中图分类号：U45文献标识码： A
1、 工程概况
陕西省引汉济渭工程从陕南汉江流域调水至渭河流域的关中地区，是解决陕西省关中地区水资源短缺，实施陕西省内水资源优化配置，改善渭河流域生态环境，促进关中地区经济发展的跨流域调水工程，该项目由黄金峡水利枢纽、三河口水利枢纽和秦岭输水隧洞等3部分组成。
秦岭输水隧洞是引汉济渭工程唯一的输水工程，承担着将汉江干流的水输送到关中地区的任务，隧洞南起黃金峡枢纽坝后泵站出水池，北至黑河右岸周至县马召乡黄池沟，线路全长98.299km，由黄三段和越岭段组成，其中黄三段长16.52km，越岭段长81.779km。隧洞设计流量70m3/s，纵比降1/2500。黄三段末端设控制闸，沿线布设退水洞1条，长506m，沿线布设施工支洞4条，总长2621m，采用钻爆法施工，横断面形式为6.76×6.76m的马蹄形；越岭段进出口段采用钻爆法施工，横断面形式为6.76×6.76m的马蹄形，其余为TBM施工，断面形式为直径6.92/7.52m圆形断面，沿线布设施工支洞10条，全长22367m。
2、 水面线推求方案
秦岭输水隧洞属超长明流隧洞，其水面线推求采用能量方程法。并进行了不同方案的水面线推求，分别是：方案一保持隧洞纵向水面线平顺衔接，考虑沿程和局部损失，允许隧洞洞底局部降低或抬高；方案二保持隧洞纵向水面线平顺衔接，通过加大TBM直径，基本保持TBM段隧洞中心线接近直线；方案三通过对TBM施工洞段Ⅰ、Ⅱ类围岩段减糙衬砌，满足TBM段洞段中心线为直线进行水面线衔接。
1）方案一：水面平顺衔接、局部降低或抬高洞底满足水面衔接要求
水面线推求成果，隧洞进口底板高程542.72m，设计水位547.62m，水面最大降落0.11m，雍高0.07m；隧洞底板高程在钻爆法与TBM复合衬砌段衔接处25+760~25+770段降低0.28m，TBM复合衬砌与锚喷支护段连接段27+983~27+993段降低0.56m，TBM锚喷支护段与复合衬砌45+593~45+603连接段有0.51m的升高槛，TBM复合衬砌与钻爆法连接段64+820~64+830有0.28m的升高槛。
由于各类不同断面的水深差异，钻爆法与TBM复核衬砌断面水深相差0.28m，TBM复核衬砌与锚喷支护断面水深差0.63m，滿足水面衔接后，洞底高程出现了局部升高或降低的情况，从根本上不能满足TBM中心线接近直线的施工要求，因此，需要加大TBM直径或将喷锚支护段减糙。
2）方案二：水面平顺衔接、加大TBM直径满足TBM中心线接近直线
经试算，此方案需将TBM开挖直径由8.06m扩大到8.22m，由此将引起TBM复合衬砌过水断面直径由6.92m增大到7.08m，TBM锚喷段直径由7.76m增大到7.92m。隧洞综合比降为1/2493。
水面线推求成果，隧洞进口底板高程542.75m，设计水位547.63m，水面最大降落0.11m，雍高0.07m。隧洞底板高程与方案一基本接近，TBM段隧洞中心线虽有0.095~0.137m的局部升高或降低，但基本接近直线。可以满足TBM施工要求。
3）方案三：TBM段中心线比降为1/2500、ⅠⅡ类围岩减糙衬砌
维持TBM开挖直径及中心线比降不变，将Ⅰ、Ⅱ类围岩结构形式改为减糙衬砌。减糙衬砌后过水断面直径为7.52m，减糙厚度按全断面0.25m考虑。该方案纵横断面设计主要参数见表。
方案三：TBM段中心线比降为1/2500、ⅠⅡ类围岩减糙衬砌主要参数表
断面 桩号 距离 比降 中心线高程 底板
高程 直径
马蹄 0+000 25760 1/2500 546.030 542.65 6.76
25+760 535.726 532.35 6.76
圆形复衬 渐变段 10
25+770 2213 1/2500 535.722 532.26 6.92
27+983 534.837 531.38 6.92
渐变段 10
圆形减糙 27+993 7145 1/2500 534.833 531.07 7.52
35+138 531.975 528.21 7.52
圆形复衬 渐变段 10
35+148 330 1/2500 531.971 528.51 6.92
35+478 531.839 528.38 6.92
渐变段 10
圆形减糙 35+488 5580 1/2500 531.835 528.07 7.52
41+068 529.603 525.84 7.52
圆形复衬 渐变段 10
41+078 80 1/2500 529.599 526.14 6.92
41+158 529.567 526.11 6.92
渐变段 10
圆形减糙 41+168 4425 1/2500 529.563 525.80 7.52
45+593 527.793 524.03 7.52
圆形复衬 渐变段 10
45+603 19227 1/2500 527.789 524.33 6.92
64+830 520.098 516.64 6.92
马蹄 渐变段 10
64+840 16785 1/2530 520.014 516.63 6.76
81+625 513.380 510.00 6.76
水面线推求采用分段求和法计算，分为钻爆段0+000~25+760段，TBM段25+760~45+603段，45+603~81+625段TBM及钻爆段不发生雍水现象，降水曲线相对平缓，近似按恒定均匀流推求。
依据水面线推求成果，隧洞进口底板高程542.65m，设计水位547.53m，出口底板高程510.0m，设计水位514.91m。该方案上游0+000~25+760钻爆段为均匀流；受TBM中线为直线、复合衬砌与减糙衬砌断面尺寸导致洞底高程变化的影响，25+760~27+983段产生降水曲线，最大降水高度0.807m；27+983~35+138段趋近均匀流；35+138~35+488为降水曲线；35+488~41+068段为雍水曲线，最大雍水高度0.312m；41+068~41+168段产生降水曲线；41+168~45+603为雍水曲线，最大雍水高度0.779m；45+603~81+625段近似为均匀流，仅在64+830后出现0.25m的局部降水。
此方案除64+840~81+625段为满足隧洞放空要求底板平接、比降为1/2530外，其余段隧洞底板、TBM中心线段综合比降均为1/2500。经复核，减糙要求的糙率不大于0.014，对应减糙厚度按全断面0.25m计算。
3、 水面线推求合理性分析
综上所述，以上各方案水面线推求特点明显，方案一基本维持TBM开挖直径8.06m不变，对TBM段ⅠⅡ类围岩锚喷支护虽然投资较省，但由于TBM段中心线的突然升高或降低无法满足施工要求，因此，方案一不满足要求。方案二虽然最大限度地满足了TBM段中心线接近直线的要求，但由于TBM开挖直径增大了0.16m，导致全断面39.07km的开挖量增大，同时也导致21.92km的TBM复合衬砌断面直径增大0.16m，和方案三相比，仅仅将17.15km的ⅠⅡ类围岩锚喷混凝土断面改为减糙混凝土，其余均维持原断面尺寸及结构形式不变，方案二增加工程量较大。综合比较方案三虽然投资有所增加，但增加幅度远低于方案二，因此，本阶段推荐方案三。
4、结语
通过对秦岭隧洞越岭段水面线的推求，提出对于TBM施工的隧洞应进行减糙衬砌的处理来满足水面线的平顺衔接及施工要求。
参考文献：
〔1〕刘纯义熊宜福《水力学》 中国水利水电出版社2005
〔2〕吕颖峰王文成等 《陕西省引汉济渭工程可行性研究秦岭输水隧洞工程设计报告》陕西省水利电力勘测设计研究院2008