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图5.1.1为规划概要。
南水北调工程的三条线中，中线以及东线都是穿黄引水到北京和天津。其中东线穿黄地点河床下有岩板，认为穿黄如果采用隧道方案，可以以通常施工方法施工，已经试探过。计划采用反虹吸方法，隧道为能够承受内水压的压力管。
而中线穿黄隧道预定地点的土质主要是沙质土，穿黄隧道如果采用一般的技术方法，需要改良整个断面的地质条件，不太现实。因此，负责中线的长江委员会正在探讨采用盾构技术。与东线相同，隧道施工采用反虹吸方法，采用能够承受内水压的压力管隧道。
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另外，黄河水利委员会推出渡槽方案。渡槽方案计划可采用自流方式，不会产生反虹吸引起的损失水头，从水利工学上来说是有利的。但是在黄河上修建巨大的渡槽，要考虑的对黄河治水的影响。
为此，今后对施工的可靠性、安全性以及经济性还要继续进行探讨，由于在治水上有较大问题，所以，盾构方案比较有利。
这里，说明一下日本有可能进行技术合作的中线穿黄地点的盾构方案。
渡槽方案将在5.2中说明。
中线穿黄地点的盾构方案如下:
(1)衬砌外径为9米(完工内径7.5米)×2
(2)穿黄河面宽度为7.2公里左右;
(3)设计水量为每秒500立方米.
可是，穿黄的地点仍在探讨之中，尚未最后确定。同时，根据黄河的河流管理区域如何划定，其总长也会有所不同。另外，研究结果认为穿黄地点所必要的河床宽度为3公里，以此为基点的隧道方案也在探讨之中，最终的长度尚不明了。
(1)盾构施工方法的概要
盾构施工方法为用被称做「盾(shield)」的钢壳里面，在保持掌子面稳定的同时进行安全掘进，而后面则装上被称做衬砌(segment)的衬砌组件，利用其反作用力，以千斤顶盾掘进的一种隧道施工方法。
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盾构施工方法是由法国技师Brunel研究出来，于1825年首先在英国穿越泰晤士河底隧道施工中采用。
日本最早使用盾构施工方法的是1920年开掘的奥羽本线折渡隧道，但是因为在掘进过程中受到巨大的地压，而不得不中途停止使用。
日本的大城市都处于冲积平原，这一点与其他国家相比，地质条件并不太好。因此，这种在河底或海底修建隧道的特殊技术盾构施工方法，从1960年代开始，作为一般性的城市隧道施工方法，在修建地铁、上下水道通道、电力电缆通道、通信电缆通道等许多底下基础设施建设中迅速得到普及。近年，世界的盾构隧道中，掘进总距离的九成以上是日本的工程。
基于日本地盘结构的特点，日本的盾构技术是在特别着重掌子面稳定性上发展起来的。目前，根据不同的稳定掌子面的方法，盾构机可以分成以下几种。
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(2)穿黄隧道施工可选择的盾构机种类
穿黄隧道为河底隧道，土质主要为沙质，使用密封型盾构机比较合适。在塑性流动性以及不透水的沙质土时，掌子面不易稳定，排土比较困难，不适合采用土压式盾构。从以上条件来看，采用泥水加压式或泥土压式比较合适。
从目前中方的资料来看，中方选择的是泥土加压式盾构机，当然泥水加压方式比较适合，但是否与泥土压方式进行过比较尚不清楚。在高水压条件下，泥水加压式比较安全，但是，而泥土压方式进行了改良，完全可以做到安全施工。建议对这两种盾构机进行详细比较后，再决定使用哪种形式的盾构机。
(1) 隧道断面
内径7。5米�2的隧道，以每秒500立方米的流量通水后，其流速则达到每秒5.7米，在日本「建设省河川沙防技术基准(草案)以及说明」规定的隧道结构的江河设计流速的每秒7米以下。因此，这个隧道断面在日本也是妥当的。1995年有关南水北调的小册子中，计划流量为每秒500立方米，隧道内径为8.5米。在1999年文献中，流量也是500立方米/秒，隧道内径为8米。这个方案，损失水头增大，流速加快，断面缩小，节约了成本。可是，隧道内径和隧道的数量与整体引水渠损失水头的关系，还需进一步探讨。
(2) 衬砌
目前不清楚中方方案中是一次衬砌还是二次衬砌，如果按日本的一次衬砌厚度(衬砌块珩架高度)来推算，应为外径�0.040~0.050≒400~450mm。 因此，推测二次衬砌厚度为350~300mm。
从衬砌大小来看，日本国内已经有几十个外径超过10米的经验，没有什么大的问题。
可是中国的衬砌生产厂家有限，制造能力是否能达到，还需要进一步探讨，尤其为了确保盾构施工安全，对衬砌的制造精度要求很高，需要有严格的管理。
(3) 盾构机
中国国内上没有生产盾构机的技术，需要从国外购买。因此，如果采用日本以及盾构技术比较先进的国家的技术，只要探明土质条件和总掘进长度，可以设计出具有充分能力的盾构机。尤其是在长距离掘进时比较有利的自动换刀头系统、衬砌自动组装装置等，日本的技术将会提高效率。
(4) 盾构施工的总长度
隧道盾构施工方案的总长度尚不明了，可以考虑有以下几种情况。
目前，从必要的河床宽度来看，穿黄地点最短的施工长度为3公里。这样，可以一次完成掘进。从日本国内的经验来看，一次掘进3公里施工的工程已经有过几十个，从经济性上来说是比较有利的。最近，日本关东电力的工程中完成了6公里一次掘进，日本国内今后也将向长距离一次掘进的方向进展。但是，盾构机的使用寿命、刀头的损耗、盾尾填密料的寿命等都需要慎重地考虑。此外，如果一台盾构机不便施工的话，可以采取从黄河两岸同时施工，在中间对接的方式。从当地的土质情况来看，需要对地下对接地点的地盘进行改良。延长最短施工距离的方案，是从河底的必要宽度考虑的，如果采用在河中心建竖井的方法，对黄河治水有影响。
如果穿黄的最长施工距离为9公里，这在日本尚未有一次完成掘进的实例。从日本国内设计的情况来看，有以下方法可以考虑:
a. 在黄河中每隔3~4．5公里建一个人工岛，在岛上设置盾构机进口竖井和盾构机出口竖井，分2~3次掘进。
b. 从黄河两岸同时掘进，在约4.5公里处的黄河中央汇合。
c. 将a、b两个方案综合，修一个人工岛，再加上一个黄河底地下对接点这种分3次掘进的方法。
人工岛以及在地下对接的方式，是在日本东京湾海底公路隧道施工中所采用的方法，在日本已经积累了经验。长江水利委员会也在探讨采用东京湾海底公路隧道的方法，根据设计上的总长度，有可能采用与东京湾海底公路隧道同样的施工方式。
(5) 邻近施工
图5.1.1为隧道断面设计图，为双洞并列方式。应该研究一下隧道施工时是否有相互干扰、以及是否影响施工的问题。但是，目前设计的间隔为1.0D以上，从日本的经验来看，不会有任何问题。
(6) 竖井
根据中方的资料(参照图5.1.1)推测，盾构机的进口和出口竖井，到隧道地面的深度约为45~50米左右。两台盾构机掘进所需平面形状为直径约35米的竖井、或者是两个直径约15米的竖井。可是，中方资料中黄河两岸的竖井为明渠和管渠结构接续以及折皱的一体结构的斜道，规模相当大。从资料上的规模推算，长度为约50米。由此可以推测，最大规模的竖井为长50米卓�35米咨�50米的大型竖井。这种竖井的施工可以考虑按以下顺序进行。
A方案: 挖一个盾构机进口所需规模的竖井进行施工，完成后做结构装配。
Ｂ方案: 挖一个包括折皱部位的必要建筑尺寸的竖井。
从目前资料看，安装在隧道地面的部分与盾构机进口所需深度相同，所以B方案比较节约成本。但是，安装方法如果改为斜井的话，A方案也值得探讨。在日本，类似的设计中，落差部分基本都以阴井方式处理，所以竖井可以做得小一些。对这些问题，恐怕在今后还应该进一步探讨。
其次是施工方法。普通竖井分为: ①.简易挡土墙；②.衬板(基础深时)；③.主横梁横板桩；④.钢板桩；⑤.排桩式连接墙；⑥.沉箱；⑦.地下连接墙，等等。
在选择施工方法时，如选择沉箱，可选嵌入式沉箱、自动气压沉箱或者地下连接墙方式，对RC或钢制要分别做详细的研究比较。同时，如果不采用竖井方式，进口和出口都需要防护，从施工的深度和可靠性出发，需要对喷射搅拌方法或冷冻方法进行研究和比较。
在这些方面，日本的施工技术和机械化技术很好，如果中方需要，进行技术合作将是十分有益的。
(7) 其他
这次调查过程中，中方曾不止一次询问到盾构施工的一次掘进距离可以达到几公里。从这一点上可以看出中方对盾构机的性能等作了研究。据说是和日本的盾构机厂家在一起研究。但是，我们没有听到衬砌、二次衬砌、以及密封材料、背面灌浆等有关衬砌方面的提问和说明，不知中方是否进行了研究。
包括河下施工、高水压、大断面、长距离、内压管、大型竖井等有关衬砌和施工技术方面的问题较多，中方对于这些问题研究到了什么程度尚不清楚。
随着今后计划的进展，这些问题将逐渐明了，今后会形成什么样的设计，用什么技术方法去解决，我们将拭目以待。
(5.1文责: 柏木 司)
目前，盾构隧道方案与渡槽方案都在考虑之中。在此，我们对黄河水利委员会推荐的渡槽方案简单地进行一下考察和描述。
黄河水利委员会正在研究之中的渡槽方案请参考图5.2.1和5.2.2。
桥梁箱粱内水深5米(有自由水面)处通水，水的重量相当于粱的自重。据中方讲，上层可以作为公路桥使用。初看此图时，对粱能否承受这样大的粱自重和水的重量有些疑问，但是经过计算得出结论，认为采用预应力结构是可以承受的。在有效跨距50米时，采用7米高主梁以及较厚的部件材料。
施工方法可以有几种，最简单的是选在黄河枯水期在黄河浅滩施工。上部可以架设脚手架。只是粱较重，可以先上下面板，在下面板上负载合成以支撑粱和上面板的方法，这样可以简化架设脚手架的结构。
(5.2文责: 岩渊 明)
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