羅田水庫—鐵崗水庫輸水隧洞工程輸水線路布置

向光紅 張彪 李永科 鄧香坤

摘要：隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市區(qū)域內(nèi)調(diào)水工程已成為解決水資源供求矛盾、完善水資源配置的重要舉措。但城市密集建成區(qū)內(nèi)交叉建筑物、環(huán)境敏感區(qū)、土地屬性等邊界條件復(fù)雜多樣，還需兼顧多個供水對象，對輸水工程選線選址提出了挑戰(zhàn)。依托羅田水庫—鐵崗水庫輸水隧洞工程現(xiàn)狀，對其輸水線路布置進行了分析和研究，提出了輸水線路的布置原則，并擬定了西線淺埋隧洞方案、西線深埋隧洞方案和東線深埋隧洞方案等3種方案，根據(jù)建設(shè)投資、對城市的影響、工期與費用綜合比選，最終推薦該工程采用東線深埋隧洞方案。工程實踐表明：該設(shè)計方案合理可靠，布置原則及方法可為類似工程選線選址提供借鑒。

關(guān)鍵詞：輸水隧洞工程； 線路布置； 分水支線； 調(diào)水工程； 城市供水； 羅田水庫； 鐵崗水庫

中圖法分類號： TV743

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.S1.028

0引 言

隨著城市化進程的加速推進，城市用水需求不斷增加，水資源時空分布不均衡問題日益突出［1］。黨的十九屆五中全會提出：統(tǒng)籌推進基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加強水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提升水資源優(yōu)化配置和水旱災(zāi)害防御能力。水資源及供水成為保障國家安全、推進基礎(chǔ)建設(shè)、維護經(jīng)濟發(fā)展和提高人民生活的重要主題。為了緩解不同區(qū)域之間的水資源供求矛盾、完善水資源配置體系，需大力推進城市水網(wǎng)工程建設(shè)，一大批城市長距離輸水隧洞工程應(yīng)運而生［2-3］。

城市輸水隧洞工程具有以下特點：

① 供水對象（受水點）較多；

② 穿越鐵路、城市交通軌道、高速公路等交通設(shè)施較多；

③ 穿越高壓線塔、石油管道、燃?xì)夤艿垒^多；

④ 涉及高層建筑較多；

⑤ 涉及森林公園、濕地公園、自然保護區(qū)等環(huán)境敏感區(qū)較多。

輸水隧洞的選線選址決定了工程的經(jīng)濟性、合理性和可行性［4-5］。

本文以羅田水庫—鐵崗水庫輸水隧洞工程為例，介紹輸水隧洞工程在城市密集建成區(qū)選線選址的原則和方法，以期為類似城市輸水工程選線選址提供參考。

1工程概況

羅田水庫—鐵崗水庫輸水隧洞工程是珠江三角洲水資源配置工程在深圳市境內(nèi)配套項目之一。工程全線位于深圳市西部寶安區(qū)和光明區(qū)，主要任務(wù)是將西江來水在深圳市境內(nèi)進行合理分配和使用，實現(xiàn)新增境外水的優(yōu)化配置，并保障西部片區(qū)的供水，滿足遠(yuǎn)期寶安區(qū)、光明區(qū)、南山區(qū)（部分）的供水要求［6-7］。工程輸水線路從羅田水庫進水口起，沿途向羅田、五指耙、長流陂等3座水廠供水，終點為鐵崗水庫出水口（圖1）。

工程主要建筑物包括：進水口、出水口、輸水干線、與深圳支線連通隧洞、3座工作井、2座地下閥室、3條檢修交通洞、至各水廠分水支線、1座羅田水廠提水泵站及羅田水庫應(yīng)急放空洞。

2輸水線路布置方案擬定

羅田水庫、鐵崗水庫均位于深圳市寶安區(qū)，兩水庫總體呈南北向分布。經(jīng)輸水隧洞條數(shù)比選，擬建1條輸水干線，羅田水廠、五指耙水廠、長流陂水廠各1條分水支線，以及與深圳分干線連通隧洞。

2.1布置原則

輸水線路布置應(yīng)遵循以下原則：

（1） 線路布置應(yīng)與供水對象（羅田水廠、五指耙水廠、長流陂水廠等）相銜接，滿足水資源配置方案確定的供水任務(wù)、供水范圍。

（2） 兼顧輸水干線及分水支線長度，控制工程投資。

（3） 應(yīng)符合城市土地利用規(guī)劃，宜盡量沿現(xiàn)有道路、綠地等公共區(qū)域布置，盡量控制穿越城區(qū)段線路長度。

（4） 線路盡量布置于地質(zhì)構(gòu)造簡單、地層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、水文地質(zhì)條件簡單的地段。

（5） 兼顧沿線各工作井、分水井布置。

（6） 隧洞布置應(yīng)盡量避開高壓線塔、石油管道、燃?xì)夤艿赖葘Τ两悼刂戚^為嚴(yán)格的能源輸送通道。

（7） 隧洞穿越鐵路、城市交通軌道、高速公路等交通設(shè)施時應(yīng)盡量從填方路基段和高架橋橋墩中央穿過，盡量遠(yuǎn)離橋墩樁基，且盡可能呈大角度穿越。

（8） 隧洞穿越河道時，應(yīng)盡量沿垂直方向穿越，減少穿越長度。

（9） 隧洞應(yīng)盡量避免從高層建筑下方穿過，穿越低層建筑時洞身盡量處于巖層。

（10） 為滿足TBM轉(zhuǎn)彎和內(nèi)襯鋼管運輸要求，隧洞轉(zhuǎn)彎半徑不應(yīng)小于300 m。

綜合現(xiàn)場查勘、沿線工作井布置等因素，共擬定3種布置方案，即西線淺埋隧洞方案、西線深埋隧洞方案及東線深埋隧洞方案。

2.2西線淺埋隧洞方案

該方案主要建筑物包括：進水口、出水口、7座工作井（含1條水平洞，兼作檢修交通洞）、30座頂管井等。

輸水線路從羅田水庫進水口起，沿羅田水庫西南方向，斜穿龍大高速、廣深港鐵路后，沿燕山大道穿越茅洲河，由北往南接松崗大道后轉(zhuǎn)東南側(cè)至外環(huán)高速與新玉路交叉口處，近南北向接至鐵崗水庫出水口。該方案線路總體布置見圖2。

進水口位于羅田水庫南側(cè)羅1-1汊處，由攔沙坎、引水渠、進水塔組成。進水塔采用塔式，縱軸線方向為NE69°。

輸水干線長約23.60 km。其中鉆爆段長0.22 km，內(nèi)徑5.60 m；埋管段長0.86 km，采用2根DN3800鋼管；TBM段長17.37 km，內(nèi)徑5.60 m；頂管段長5.33 km，采用2根DN3800鋼管。

為保證各工況羅田水廠可正常供水，設(shè)2條分水支線，分別與取水口、1號工作井連接，支線長度約為1.13 km，隧洞內(nèi)徑3.20 m。五指耙水廠分水支線長約1.35 km，隧洞內(nèi)徑2.00 m。長流陂水廠分水支線長約0.84 km，隧洞內(nèi)徑2.80 m。與深圳支線連接線長約1.20 km，洞徑5.00 m。

1號、3號、7號工作井為TBM接收井，2號、4號、5號工作井為TBM始發(fā)井，6號工作井為TBM始發(fā)井（后期兼作檢修交通洞），進洞口位于玉律臨時受納場南側(cè)山地，頂管工作井共布置30座。

工程出水口位于鐵崗水庫北側(cè)黃麻布河口鐵汊4東側(cè)，由鎮(zhèn)墩、閥室間、閘室段、消力池段組成。出水塔采用塔式，縱軸線方向為NW60°。

2.3西線深埋隧洞方案

該方案自羅田水庫取水，沿途分別向羅田水廠、五指耙水廠、長流陂水廠及鐵崗水庫輸水，主要建筑物包括：進水口、出水口、5座工作井（含1條水平洞，兼作檢修交通洞）、1座分水井及檢修交通洞等。

輸水線路與西線淺埋隧洞方案一致。該方案線路總體布置見圖3。進水口布置與西線淺埋隧洞方案相同。輸水干線長約23.60 km，過流斷面直徑5.30 m，其中，進水口至1號工作井、5號工作井至出水口采用鉆爆法施工，鉆爆段洞長約0.85 km；TBM洞段長22.80 km（含TBM始發(fā)洞及組裝洞），采用4臺TBM施工。進水口至1號工作井間隧洞長約319.00 m，1號工作井至2號工作井間隧洞約5.67 km，2號工作井至3號工作井間隧洞約4.82 km，3號工作井至4號工作井間隧洞約7.40 km，4號工作井至5號工作井間隧洞約4.91 km，5號工作井至出水口約531.00 m，長流陂分水井至3號工作井約3.36 km。

為保證各工況下羅田水廠可正常供水，設(shè)2條分水支線，分別與取水口、1號工作井連接，支線長度分別為1.79 km和1.72 km，隧洞內(nèi)徑3.20 m。五指耙水廠分水支線與3號工作井連接，長約1.61 km，隧洞內(nèi)徑2.00 m。長流陂水廠分水支線與長流陂分水井連接，長約0.60 km，隧洞內(nèi)徑2.80 m。與深圳分干線連通隧洞長約1.20 km，洞徑5.00 m。

1號工作井為TBM接收井，兼作羅田水廠分水井，井內(nèi)布置至羅田水廠分水支管、與深圳支線連接段、檢修蝶閥及滲漏集水井等。2號工作井為TBM雙向始發(fā)井，兼作檢修排水井，井內(nèi)布置檢修排水泵、滲漏集水井、檢修通道等。3號工作井為TBM始發(fā)井，兼作五指耙水廠分水井，井內(nèi)布置有滲漏集水井、檢修蝶閥、分水支管等。長流陂分水井，兼做檢修排水井，井內(nèi)布置檢修集水井、滲漏集水井、分水支管、檢修蝶閥等。4號施工支洞（后期兼作檢修交通洞）進洞口位于玉律臨時受納場南側(cè)山地，進洞口地面高程62.00 m。5號工作井為TBM接收井，井內(nèi)布置滲漏集水井、檢修蝶閥、分水支管等。

為后期運維檢修方便，在長流陂水廠東側(cè)設(shè)1號檢修交通洞，交通洞與根玉路連接。出水口布置與西線淺埋隧洞方案相同。

2.4東線深埋隧洞方案

該方案自羅田水庫取水，沿途分別向羅田水廠、五指耙水廠、長流陂水廠及鐵崗水庫輸水，主要建筑物包括：進水口、出水口、5座工作井（含1條水平洞，兼作檢修交通洞）、1座分水井及檢修交通洞等。

輸水線路從羅田水庫進水口起，斜穿廣深港鐵路、龍大高速后，與南光高速伴行，至南光高速與樓崗大道交叉口處，沿根玉路布置，并接至外環(huán)高速與新玉路交叉口后，近南北向接至鐵崗水庫出水口。該方案線路總體布置見圖4。

進水口位于羅田水庫南側(cè)羅1-2汊處，由攔沙坎、引水渠、進水塔組成。進水塔采用塔式，縱軸線方向為NE65.5°。

輸水干線長約21.70 km，過流斷面直徑5.20 m，其中，進水口至1號工作井、5號工作井至出水口采用鉆爆法施工，鉆爆段洞長約0.90 km；TBM洞段長20.80 km（含TBM始發(fā)洞及組裝洞），采用4臺TBM施工。進水口至1號工作井間隧洞長約370.00 m，1號工作井至2號工作井間隧洞約5.13 km，2號工作井至3號工作井間隧洞約4.56 km，3號工作井至4號工作井間隧洞約6.23 km，4號工作井至5號工作井間隧洞約4.91 km，5號工作井至出水口約531.00 m，長流陂分水井至3號工作井約3.23 km。

為保證各工況羅田水廠可正常供水，設(shè)2條分水支線，分別與取水口、1號工作井連接，支線長度分別為1.58，1.83 km，隧洞內(nèi)徑3.20 m。五指耙水廠分水支線與3號工作井連接，長約0.63 km，隧洞內(nèi)徑2.00 m。長流陂水廠分水支線與長流陂分水井連接，長約1.71 km，隧洞內(nèi)徑2.80 m。與深圳分干線連通隧洞長約1.03 km，洞徑5.00 m。

1號工作井為TBM接收井，兼作羅田水廠分水井，井內(nèi)布置至羅田水廠分水支管、與深圳分干線連通隧洞、檢修蝶閥及滲漏集水井等。2號工作井為TBM雙向始發(fā)井，兼作檢修排水井，井內(nèi)布置檢修排水泵、滲漏集水井、檢修通道等。3號工作井為TBM始發(fā)井，兼做五指耙水廠分水井，井內(nèi)布置有滲漏集水井、檢修蝶閥、分水支管等。長流陂水廠分水井兼作檢修排水井，井內(nèi)布置檢修集水井、滲漏集水井、分水支管、檢修蝶閥等。4號TBM施工支洞（后期兼作檢修交通洞）進洞口位于玉律臨時受納場南側(cè)空地。5號工作井為TBM接收井，井內(nèi)布置滲漏集水井、至朱坳水廠分水支管等。

為后期運維檢修方便，在長流陂水廠東側(cè)設(shè)1號檢修交通洞，交通洞與根玉路連接。出水口布置與上述2個方案相同。

3輸水線路布置方案選擇

羅田水庫—鐵崗水庫輸水隧洞工程為珠江三角洲水資源配置工程的配套項目，建設(shè)進度需與其進度銜接。工程方案選擇的基本要求應(yīng)首先滿足工期要求，即2024年4月具備通水條件。此外，該工程位于深圳市主城區(qū)，建設(shè)目標(biāo)為打造中國特色社會主義先行示范區(qū)供水保障百年民生水務(wù)工程，應(yīng)以高品質(zhì)、高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量、高定位的要求建設(shè)實施。

輸水線路布置方案選擇應(yīng)充分考慮工程投資、地下管線遷改及交通疏解難度、對沿線穿越市政道路及鐵路的影響、未來城市發(fā)展對地下空間的需求等因素。各方案主要技術(shù)指標(biāo)對比見表1～3。

綜合前述分析，盡管西線淺埋方案工程建設(shè)投資相對較少，但其理論工期缺口為4個月，且受地質(zhì)條件、管線遷改等多個因素制約，工程建設(shè)進度難以與珠江三角洲水資源配置工程進度銜接，因工期滯后需繳納的水費多，綜合效益最差。另外，該方案交通疏解涉及面廣，涉及上千條管線遷改，基本不具備可實施性。

與西線深埋隧洞方案相比，東線深埋隧洞方案具有線路短、建設(shè)投資少、工期滿足通水節(jié)點目標(biāo)等優(yōu)勢，其他條件基本相當(dāng)，且均優(yōu)于西線淺埋方案。因此，推薦采用東線深埋隧洞方案。

4結(jié) 語

本文以羅田水庫—鐵崗水庫輸水隧洞工程為例，論述了城市輸水隧洞工程輸水線路布置特點、原則，綜合考慮建設(shè)投資、對城市的影響、工期與費用等因素選定最優(yōu)方案，可為類似城市輸水工程輸水線路布置提供參考。

參考文獻(xiàn)：

［1］沈佩君，邵東國，郭元裕.國內(nèi)外跨流域調(diào)水工程建設(shè)的現(xiàn)狀與前景［J］.武漢水利電力大學(xué)學(xué)報，1995（5）：463-469.

［2］李原園，劉震，趙鐘楠，等.加快構(gòu)建國家水網(wǎng)全面提升水安全保障能力［J］.水利發(fā)展研究，2021，21（9）：30-31.

［3］鈕新強，張傳健.復(fù)雜地質(zhì)條件下跨流域調(diào)水超長深埋隧洞建設(shè)需研究的關(guān)鍵技術(shù)問題［J］.隧道建設(shè)（中英文），2019，39（4）：523-536.

［4］鄭偉明.試析市政供水工程中長距離輸水問題［J］.信息記錄材料，2018，19（4）：43-44.

［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］.水利科學(xué)與寒區(qū)工程，2022，5（6）：106-109.

［6］深圳市水務(wù)局，深圳市規(guī)劃和自然資源局.深圳市城市供水水源規(guī)劃（2020-2035）［Z］.深圳：深圳市水務(wù)局，深圳市規(guī)劃和自然資源局，2021.

［7］中華人民共和國司法部.深圳市地下空間開發(fā)利用管理辦法［Z］.［2021-06-09］（2023-09-28）.中華人民共和國司法部，2021.

（編輯：郭甜甜）