昆明滇池综合治理建设方案研究

1昆明滇池综合整治实施“草海三项工程”建设方案研究2008年9月17日·南宁市2介绍提要前言一、滇池在昆明市经济发展中的作用和地位二、“草海三项工程”建设三、重点研究内容和问题四、草海撤水对可能引发地质灾害的识别和评估五、草海撤水对周边地区生态环境影响的分析六、对草海撤水、实现“一举四得”要求的困难和问题七、隧道工程雨季施工安全度汛八、对草海工程实施的若干建议九、关于隧道工程建设施工结束语34一、滇池在昆明市经济发展中的作用和地位草海湖盆用作调洪蓄水的作用（面积：7.4km×2.3~0.12km，平均水深：2m，湖岸水线：23km）；滇池生态环境建设对昆明市有重大影响；国家级旅游、休闲度假胜地；草海水环境质量日益低下，污染严重，亟需大力整治。前言5滇池6草海流域水系图7自2003年起，由于大力整治，水环境质量得以连年持平，但仍有少量严重化。滇池草海五年来的水环境质量状况统计表82003~2007年滇池草海主要污染物年均浓度值变化趋势9草海南部底泥污染层污染物含量统计表单位：t10二、“草海三项工程”建设两条跨越草海（南连接线：1.9km；南三环：）的高速公路隧道工程施工；草海南部地域湖泥疏浚二期工程（240万m3）开挖；草海生态建设工程：湖滨地区生态湿地修复和水环境建设。这项研究涉及到工程、环境、地质、地理、水文、江河湖泊整治等多个学科领域工作的综合集成，内容十分广泛。11南三环跨草海段草海“三项工程”平面示意12草海三项工程有关指标序号项目单位数量备注一南连接线跨草海隧洞工程1隧道右幅长度m19002隧道左幅长度m18503设计时速km/h804最大外形尺寸9.78m×33m双向六车道5设计最大埋深m15二草海底泥疏浚二期工程已完成研究报告及初步设计，由于堆场变更，目前正进行方案调整工作1疏浚水域面积万m2238占草海总面积的21.4%2疏浚底泥量万m2149.7占草海疏浚底泥总量的18.7%3疏浚区底泥厚度m0.10~0.97平均厚度0.39m三草海生态建设工程1拟建入湖河口湿地亩3352拟建湖滨生态湿地亩150713三、重点研究内容和问题1．草海完全撤水疏干的可行性？利用现已有的西园隧洞作为排水暗渠。草海水位~库容关系表142005年雨季主汛期实测河道流量(瞬时值)(m3/s)15草海六条河流控制断面洪峰流量成果表(m3/s)16滇池草海六条河流控制断面洪峰总量成果表172．如能草海撤水，可否做到“一举四得”?即：撤水后，可干挖底泥，机挖、人工并举，施工快速而价廉、效高；可否省略明挖隧道时的施工围堰；有利于草海清污底泥后的换水；有利于明挖隧道的施工安全，并节约基坑排水费用。18四、草海撤水对可能引发地质灾害的识别和评估草海及其周边地层的软基土性状况：2002年“滇池九河整治和末端截污工程”在草海湖面进行了地质勘察工作，最大钻孔深度约50m。揭示的主要地层土性，自上而下为：a．淤泥质粘土：灰～深灰色，软～流塑状，埋深0～3.6m，容许承载力40～60kPa。b．泥炭层：黑色，潮湿，结构疏松，可见腐植物；夹薄层粉细砂，埋深3.6～8.2m，容许承载力50～70kPa。19c．粉砂：深灰色，饱和，局部为粉土，埋深8.2～12.3m，容许承载力90～110kPa。d．淤泥质粘土：灰～深灰色，软～流塑状；局部夹泥炭层，埋深12.3～21.2m，容许承载力40～60kPa。e．粘土：灰绿色，局部夹泥炭及薄层粉砂，潮湿，可塑状，埋深21.2～25.6m，容许承载力80～100kPa。f．淤泥质粘土：深灰色，饱和，软塑状，局部夹泥炭薄层，埋深25.6～42.1m，容许承载力40～60kPa。g．粘土：深灰色，饱和，流～软塑状，局部夹粉砂薄层，埋深42.1～49.5m，容许承载力80～100kPa。201.湖周边的堤坝与一些建（构）筑物的工程质量及其地基状况，均较普遍地已存在有一定的不良缺陷（见以下共10张彩图）21大观公园大观河左岸堤岸变形坍塌22大观公园岸堤（大观河入海口段）木桩护岸23草海东岸西坝河出口河堤基础沉降裂缝24迎海路与草海大坝交叉口北侧岸堤变形开裂25东风坝大堤变形坍塌（河尾村东）26化工疗养院西草海东大堤结构（内侧护堤沉降变形）裂缝27草海东湖岸西坝河出口河堤与房屋变形裂缝28草海西湖岸下普坪村房屋变形倾斜29庾家花园西部大观河堤岸及房屋沉降变形30彰家楼村北湖岸建筑物地基沉降变形开裂312.草海撤水后，现有坝堤、湖滨岸坡与施工中基坑预期将出现的各种地质灾害见以下共16张示意构思图。先介绍一点坝基与堤坝结构情况32（护底）（夹层）（地基）333435363738394041地基42434445（因地下水位下降而地基土固结）46图6-1基坑放坡开挖软土流变滑塌变形破坏式示意图47砂层483．对草海撤水施工时可能引发的上述各种地质灾害隐患的若干防治对策（1）向受保护园区的地表水体补水，以及向地下含水层补水（打回灌井）；（2）湖、河岸边局部重点地带加做防渗帷幕阻水；（3）提高岸堤的重力稳定性和抗渗漏稳定性，如：加做碎石压脚，形成反滤层，等等；（4）岸堤夯实、加固、加宽，并作防渗处理；49（5）重要堤坝加做防渗帷幕阻水，设截水、排水沟渠；（6）做好地质灾害应急防治预案和紧急排险预案；施工中要有地质灾害巡查、做好监测与监控，控制施工中的地面堆载和重车负载；（7）需要在此次研究中再补充加做对北岸和西岸地下浅层截污管网和给水、煤气管等地下管线设施的防范对策研究，等等。50五、草海撤水对周边地区生态环境影响的分析“水”是生态湿地的命根子，环境影响要紧密围绕一个“水”字着眼研究。（1）撤水对草海水生生态有较大影响，它是一种不可逆、即不可再生的过程；51（2）对近年来已进行过的生态修复工程（东风坝和老干鱼塘），撤水将严重危及现有大型水生植物和已作人工恢复的水生植物的生存；（3）撤水将导致草海浮水植物、浮游动物的种群损失和水生植物大量丧失；（4）撤水引起地下水位降低（~3-5m或以上）和地下水流失，不能继续维持陆生生态系统的良性演化和滨岸植物林带地下根系系统的退化，影响沿岸喜湿润环境的乔木林的生长；52换之，如在工程完成后，再作湖底疏浚和专门性换水，撤水和换水作业时限有望在1.5~2个月内恢复原貌，情况会好得多）（5）施工期长期（~2—2.5年）的湖盆缺水，将严重/彻底破坏湖滨带大量湿生植物群落的繁衍生息；（6）撤水后的损失，在工程竣工后再换水并人工引种，不易有良好恢复效果。53六、对草海撤水、实现“一举四得”要求的困难和问题（1）草海撤水工程规模巨大而排水量又十分可观，工程排水投入大而费用高；（2）撤水对现有水生和陆生生态系统以及堤坝等建（构）筑物将造成重大负面影响，难以如愿实现“隧道工程施工”与“生态修复和重建”同步进行；54（3）对周边地区工程地质灾害和生态环境的恶化以及湖滨建筑、设施安全的风险，并严重危及湖内与湖滨动植物繁衍生长，事后难以复原，这种不利情况值得关注；（4）对现在已建成的生态修复工程（10.7km2）将有巨大扰动和破坏，这二处（东风坝、老干鱼塘）工程势必基本报废，以后需推倒重来；55（5）草海汇水区范围面积大，施工期又长，仍将面临两年的雨季行洪、施工期安全度汛和水下工程施工安全的风险；（6）建议隧道工程施工期间，水下浚挖浅表层受污染湖泥，并筑堰施工基坑；待工程竣工后，再撤水并换水，不求一气呵成，以免遗留难以恢复的隐患。56七、隧道工程雨季施工安全度汛1.工程施工需历时二年半，期间难以避免雨季行洪度汛；2.利用并局部加固工程南侧和东首原有的东风坝堤借作为施工围堰；在工程北侧则另筑新堰。工程第一期，先在堰内排水明挖，建好总长~1/2的暗挖隧道西段；3.待隧道复土回填后，工期安排上要适时利用围堰过水，排泄雨季洪汛；574.施工期度汛要利用并适当浚深原先航道，作为导流明渠，同时，做好围堰内和水泥土围护结构内的截、排水沟渠系统；5.适时筑堰，修筑东段（约全长另半1/2）的暗挖隧道；6.做好工期安排，在枯水季完成东、西段隧道（1/2西－1/2东）交接部位导流明渠段的隧道，并完成贯通。58八、对草海工程实施的若干建议1．改为部分、即有限撤水，以保证滨湖区域的地下水位维持基本不降低态势为前提；2．采用水下疏浚方式，只疏挖草海底泥浅部0.5~1.0m以内、受高有机质污染的浅部泥层和部分过渡层（＜2.5m）的湖泥；3．在异地深沟内对弃土堆场采用沉淀自排水，实现污泥自然固结干化，要防止二次污染；4．需再对“不撤水”和“有限撤水”两种可行方案，进一步开展深入具体的技术经济比较和论证。59水陆两用液压挖掘机60反铲式挖泥船61抓斗式挖泥船62链斗式挖泥船63“水王”（Watermaster）多用途挖泥船64“水王”多功能挖泥船在施工中（配备绞刀泵）65九、关于隧道工程建设施工1．在此处选用大直径盾构隧道方案的不现实性2．撤水与否，对工程施工影响的比较66不撤水施工明挖隧道是完全可行的，而“有限撤水”的优点在于：施工围堰工程量可以小些；二期湖泥水下疏浚可方便些；浅水条件下，东风坝加固好做些；外水头压力较小，水泥土搅拌桩围护结构的设计可经济些。67盾构隧道布局及地质纵断面图68盾构隧道标准断面图69明挖隧道方案平面布局位置示意70明挖隧道标准断面图明挖隧道布局及地质纵断面图71围堰明挖法施工流程图截水沟排水沟第三步：开挖，加用土锚固定搅拌桩72跨越草海明挖隧道工程工序设计流程场地平整放坡开挖筑岛上游围堰、东风坝加固主体结构施工坑内外地基处理隧道内机电路面等附属工程拆除围堰3．明挖法修建跨草海隧道的施工工序水泥土搅拌桩围护结构回填疏干堰内湖水汛期围堰过水73复合土钉墙整体稳定性分析简图剖面图74水泥土搅拌桩围护结构平面布置754．基坑开挖前先进行坑内外地基土体加固的必要性和重要性5．水泥搅拌桩围护结构设计要则6．做好工程截、排水系统、施工明渠导流与安全度汛7．沿隧道纵长分别西、东两个标段先后分段施工作业；最后再施工明渠导流段隧道接头并贯通。76谢谢各位，请指正！