前言

南水北調東線穿黃河工程是南水北調東線工程從東平湖至黃河以北輸水干渠的重要樞紐工程，全長7.87km，是南水北調東線的關鍵控制性項目。

穿黃河工程建筑物類型多，主要包括穿黃隧洞、灘地埋管(涵)、水閘(出湖閘、灘地埋管進口檢修閘、隧洞出口閘、埋涵出口閘)、渠道(出湖閘前疏挖段、南干渠)等，工程先后穿過東平湖大堤、黃河南北大堤、黃河主槽和位山引黃東西渠道。工程投資較大、建設周期較長，對安全性及經濟性要求高，一旦出現問題，將給國家財產和人民群眾生命安全帶來巨大的損失。

穿黃河工程地質和施工條件復雜，技術難度高，工程建設涉及南干渠渠道防滲、防凍、防揚壓以及襯砌混凝土面板施工質量控制;灘地埋管深層降水、施工開挖邊坡穩定、大體積混凝土施工與防裂;隧洞施工中堵水、排水、防坍塌及大堤安全。這些關鍵因素和控制環節如處理不當將直接決定工程的成敗。在工程建成后，如何實現有效運行管理，最大限度地發揮工程效益，也是擺在工程建設管理者面前的一個重要課題。

鑒于此，建設者們在穿黃河工程設計與優化、建設管理模式與風險控制、施工技術與新材料、安全監測與運行管理技術等方面展開了探索，同時進行了深入研究和工程實踐，取得了許多重要成果:一是對穿黃河工程閘前疏浚段、出湖閘、南干渠、灘地埋管進行了深度設計優化，從而減少了征地和工程造價，使建筑物結構更加科學合理;二是針對工程施工復雜、安全風險隱患多的特點，開展了綜合風險科學化管理，通過對投資、規劃、設計、施工和運行階段進行風險識別、風險評價、風險管理，并制定科學合理的風險防范措施，使穿黃河工程建設風險事故的發生概率大大降低;三是發明了多種新的施工技術、工藝和設備，在水利工程領域開創性地成功使用了機制砂高性能混凝土材料，克服了施工中遇到的技術難題;四是對各項建筑物的施工、運行進行了全過程安全監測，從而為施工提供及時準確的反饋信息和工作參數、跟蹤修改施工開挖方案、調整隧洞支護參數提供依據，并為工程調度運行管理提供可靠的有用信息。

本書的主要目的是總結在穿黃河工程建設理論和工程實踐方面的成功經驗。全書系統介紹了工程建設在設計、管理、施工和安全監測的四大環節所用的關鍵技術和主要方法，分工程設計與優化、建設管理模式與風險控制、關鍵施工技術與新材料、安全監測與運行管理技術四篇。

第一篇介紹了穿黃河工程關鍵建筑物的結構設計和結構優化理論與實踐。除了介紹必要的基本理論外，重點闡述了基于比選方案的穿黃河工程初步設計;穿黃河工程典型建筑物(干渠、隧洞、水閘)的型式選擇、設計計算方法、計算公式、各種設計參數的采用、結構構造做法;基于多目標遺傳算法和有限元分析的埋涵結構優化;基于實際應力狀態的土質邊坡穩定分析和優化;穿黃隧洞的有限元計算模型;穿黃河工程地基液化的判別和處理方法。穿黃河工程結構優化設計利用先進的優化軟件平臺，為建筑物結構設計提供了一條新的設計途徑，值得推廣。

第二篇介紹了穿黃河工程建設管理模式與風險控制理論與實踐。系統介紹了穿黃河工程建設管理體制;風險管理體系與組織;工程風險管理的種類、目標、原則和評估方法，設計、施工、運行階段風險管理的一般要求;分別給出了幾個風險控制對象(投資、招投標和合同、穿黃隧洞、埋涵、南干渠、穿黃河工程運行)的風險控制技術，提出了層次分析法評價模型以及整個穿黃河工程總風險的模糊綜合評價模型;穿黃河工程風險分配與轉移，建立了風險分配模型，并采用風險規避策略，通過工程保險和保證書等方式分配和轉移風險。

第三篇介紹了穿黃河工程主要建筑物的關鍵施工技術與新材料。內容包括穿黃河工程施工總布置和要求、施工組織技術管理、機制砂高性能混凝土在穿黃河工程中的應用、灘地埋管、隧洞大體積混凝土工程、穿黃隧洞施工關鍵技術、灘地埋管開挖降水、溫度應力、隧洞施工的仿真分析。

第四篇介紹了穿黃河工程安全監測與運行管理技術。重點介紹了穿黃河工程調度運行管理;運行管理信息化系統;穿黃河工程主要建筑物(隧洞、水閘、管涵、南干渠)的施工與運行安全監測系統，包括監測儀器選型與埋設方法、監測頻率、安全監測警戒值的確定、數據處理方法;調度運用管理，包括試通水方式、試運行通水管理組織機構、閘門運用方案、突發事件及應急調度預案;建筑物和設備的管理與維護方法，包括設備運行管理、運行期應急搶修方案。

穿黃河工程在設計、施工、管理各階段始終體現了精心組織、精細管理、科學統籌的管理理念，采用的相關新技術、新材料、新工藝、新方法力求先進和實用，并注重環境生態和社會經濟效益。實踐表明，工程建設實現了進度、質量、投資、安全的預定目標;工程初期運行安全穩定。穿黃河工程的有關做法和經驗可為其他類似工程提供必要借鑒和參考。

本書反映了當前水利工程建設的新理念、新技術、新進展，為水利工程技術人員提供了一本實用的參考書。希望通過閱讀本書，使讀者感受到穿黃河工程的巨大魅力和潛力，體驗到穿黃河工程的技術難度，看到南水北調工程建設者攻堅克難、無私奉獻的風采。

由于成書時間短、作者水平所限，本書內容難免有不足甚至錯誤之處，敬請讀者提出寶貴意見。

作者

2016年8月8日