前言

南水北调东线穿黄河工程是南水北调东线工程从东平湖至黄河以北输水干渠的重要枢纽工程，全长7.87km，是南水北调东线的关键控制性项目。

穿黄河工程建筑物类型多，主要包括穿黄隧洞、滩地埋管(涵)、水闸(出湖闸、滩地埋管进口检修闸、隧洞出口闸、埋涵出口闸)、渠道(出湖闸前疏挖段、南干渠)等，工程先后穿过东平湖大堤、黄河南北大堤、黄河主槽和位山引黄东西渠道。工程投资较大、建设周期较长，对安全性及经济性要求高，一旦出现问题，将给国家财产和人民群众生命安全带来巨大的损失。

穿黄河工程地质和施工条件复杂，技术难度高，工程建设涉及南干渠渠道防渗、防冻、防扬压以及衬砌混凝土面板施工质量控制;滩地埋管深层降水、施工开挖边坡稳定、大体积混凝土施工与防裂;隧洞施工中堵水、排水、防坍塌及大堤安全。这些关键因素和控制环节如处理不当将直接决定工程的成败。在工程建成后，如何实现有效运行管理，最大限度地发挥工程效益，也是摆在工程建设管理者面前的一个重要课题。

鉴于此，建设者们在穿黄河工程设计与优化、建设管理模式与风险控制、施工技术与新材料、安全监测与运行管理技术等方面展开了探索，同时进行了深入研究和工程实践，取得了许多重要成果:一是对穿黄河工程闸前疏浚段、出湖闸、南干渠、滩地埋管进行了深度设计优化，从而减少了征地和工程造价，使建筑物结构更加科学合理;二是针对工程施工复杂、安全风险隐患多的特点，开展了综合风险科学化管理，通过对投资、规划、设计、施工和运行阶段进行风险识别、风险评价、风险管理，并制定科学合理的风险防范措施，使穿黄河工程建设风险事故的发生概率大大降低;三是发明了多种新的施工技术、工艺和设备，在水利工程领域开创性地成功使用了机制砂高性能混凝土材料，克服了施工中遇到的技术难题;四是对各项建筑物的施工、运行进行了全过程安全监测，从而为施工提供及时准确的反馈信息和工作参数、跟踪修改施工开挖方案、调整隧洞支护参数提供依据，并为工程调度运行管理提供可靠的有用信息。

本书的主要目的是总结在穿黄河工程建设理论和工程实践方面的成功经验。全书系统介绍了工程建设在设计、管理、施工和安全监测的四大环节所用的关键技术和主要方法，分工程设计与优化、建设管理模式与风险控制、关键施工技术与新材料、安全监测与运行管理技术四篇。

第一篇介绍了穿黄河工程关键建筑物的结构设计和结构优化理论与实践。除了介绍必要的基本理论外，重点阐述了基于比选方案的穿黄河工程初步设计;穿黄河工程典型建筑物(干渠、隧洞、水闸)的型式选择、设计计算方法、计算公式、各种设计参数的采用、结构构造做法;基于多目标遗传算法和有限元分析的埋涵结构优化;基于实际应力状态的土质边坡稳定分析和优化;穿黄隧洞的有限元计算模型;穿黄河工程地基液化的判别和处理方法。穿黄河工程结构优化设计利用先进的优化软件平台，为建筑物结构设计提供了一条新的设计途径，值得推广。

第二篇介绍了穿黄河工程建设管理模式与风险控制理论与实践。系统介绍了穿黄河工程建设管理体制;风险管理体系与组织;工程风险管理的种类、目标、原则和评估方法，设计、施工、运行阶段风险管理的一般要求;分别给出了几个风险控制对象(投资、招投标和合同、穿黄隧洞、埋涵、南干渠、穿黄河工程运行)的风险控制技术，提出了层次分析法评价模型以及整个穿黄河工程总风险的模糊综合评价模型;穿黄河工程风险分配与转移，建立了风险分配模型，并采用风险规避策略，通过工程保险和保证书等方式分配和转移风险。

第三篇介绍了穿黄河工程主要建筑物的关键施工技术与新材料。内容包括穿黄河工程施工总布置和要求、施工组织技术管理、机制砂高性能混凝土在穿黄河工程中的应用、滩地埋管、隧洞大体积混凝土工程、穿黄隧洞施工关键技术、滩地埋管开挖降水、温度应力、隧洞施工的仿真分析。

第四篇介绍了穿黄河工程安全监测与运行管理技术。重点介绍了穿黄河工程调度运行管理;运行管理信息化系统;穿黄河工程主要建筑物(隧洞、水闸、管涵、南干渠)的施工与运行安全监测系统，包括监测仪器选型与埋设方法、监测频率、安全监测警戒值的确定、数据处理方法;调度运用管理，包括试通水方式、试运行通水管理组织机构、闸门运用方案、突发事件及应急调度预案;建筑物和设备的管理与维护方法，包括设备运行管理、运行期应急抢修方案。

穿黄河工程在设计、施工、管理各阶段始终体现了精心组织、精细管理、科学统筹的管理理念，采用的相关新技术、新材料、新工艺、新方法力求先进和实用，并注重环境生态和社会经济效益。实践表明，工程建设实现了进度、质量、投资、安全的预定目标;工程初期运行安全稳定。穿黄河工程的有关做法和经验可为其他类似工程提供必要借鉴和参考。

本书反映了当前水利工程建设的新理念、新技术、新进展，为水利工程技术人员提供了一本实用的参考书。希望通过阅读本书，使读者感受到穿黄河工程的巨大魅力和潜力，体验到穿黄河工程的技术难度，看到南水北调工程建设者攻坚克难、无私奉献的风采。

由于成书时间短、作者水平所限，本书内容难免有不足甚至错误之处，敬请读者提出宝贵意见。

作者

2016年8月8日