吉林省中部城市引松供水工程(以下简称“引松工程”)位于吉林省中部,工程的供水范围涉及到长春市、四平市、辽源市及所属的九台市、德惠市、农安县、公主岭市、梨树市、伊通县、东辽县、长春双阳区等11个市、县、区的城区,以及供水线路附近25个镇。
为提高工程供水效率,且部分洞段埋设较浅,在内水压力作用下,隧洞衬砌存在发生较大塑形变形而导致衬砌开裂失效的可能,将引水隧洞设计成为有压隧洞。因此,在部分埋深较浅洞段按预应力环锚衬砌支护方式进行设计。
本课题主要研究工作包括预应力砼衬砌隧洞预应力环锚施工工艺、预应力钢绞线孔道摩擦、预应力环锚衬砌效果分析和预应力环锚施工工艺和技术标准的完善及优化等方面内容。
本课题在预应力环锚衬砌方案设计、环锚施工及试验过程中,结合以往工程经验、室内模型试验及前期数值计算成果,首次将单层双圈环锚结构型式、环状封闭型锚索沿程摩阻测试、环锚衬砌现场扁平片状环向载荷测试等研究成果在引松工程预应力隧洞衬砌现场原位试验段中得以应用。
通过预应力环锚现场试验,对预应力环锚张拉前后,衬砌与洞室围岩的应力变形进行分析研究,并结合室内开展的预应力环锚数值模拟分析,对预应力钢绞线、衬砌以及洞室围岩的相互作用机理与规律进行研究分析。
2015年4月,我岩石室与吉林省水利水电勘测设计研究院签订原位试验研究合同;2015年8月,进行黄河小浪底水库、浑河大伙房水库等现场调研;2015年11月,完成引松工程预应力钢筋混凝土衬砌原位试验大纲;2016年2月,完成引松工程预应力钢筋混凝土衬砌原位试验现场试验段选取和确认;2016年3月,开始引松工程预应力钢筋混凝土衬砌原位试验段第一套监测仪器(多点位移计)安装埋设;2016年8月,开始引松工程预应力钢筋混凝土衬砌原位试验段现场清基工作;2016年10月,开始引松工程预应力钢筋混凝土衬砌物理模型施工工艺试验和相关监测工作;2016年12月,开始引松工程预应力钢筋混凝土衬砌原位试验施工工艺试验和相关监测工作;2017年4月,开始引松工程预应力钢筋混凝土衬砌原位试验承载试验和相关监测工作。
在我院所各级领导大力支持、吉林省水利水电勘测设计研究院、中铁建十八局共同协助下,本课题以陈祖煜院士、汪小刚副院长为课题顾问,以王玉杰副所长为项目负责人,通过岩石室全体同仁的共同努力,现已完成原位试验大纲设计、物理模型和原型施工工艺及沿程摩阻试验,并已完成初步试验资料整理、分析。
本课题所涉及的预应力隧洞衬砌现场原位试验段是引松工程总干线隧洞的一部分,也是全部总干线预应力隧洞衬砌段设计、施工方案的科学论证基础,更是我国预应力钢筋混凝土衬砌技术标准完善及优化的探索研究原型。其研究成果不仅可直接为本工程设计和施工提供技术支撑,更能为预应力钢筋混凝土衬砌等方面的规程规范制订提供科学依据。在预应力钢筋混凝土衬砌设计、施工、检测等方面,其部分研究成果将填补国内空白。

引松工程环锚衬砌试验段总体布置图

引松工程环锚衬砌物理模型试验施工技术探讨

引松工程预应力衬砌原型试验单层双圈环锚安装及绑扎

引松工程环锚衬砌原型试验预应力体系张拉测试

引松工程环锚衬砌原型试验现场阶段形象面貌