施工中的南水北調中線(xiàn)穿黃工程隧洞。

                   

                        南水北調中線(xiàn)穿黃工程三維效果圖。

    22日10時(shí)18分，河南滎陽(yáng)南水北調中線(xiàn)穿黃工程工地，“穿越號”盾構機經(jīng)過(guò)720個(gè)日夜、4250米的掘進(jìn)，順利到達黃河南岸隧洞的進(jìn)水口，這標志著(zhù)南水北調中線(xiàn)穿黃工程上游隧洞全線(xiàn)貫通，實(shí)現了南水北調干線(xiàn)穿越黃河的決定性勝利。

    國務(wù)院南水北調辦主任張基堯介紹，穿黃工程是南水北調中線(xiàn)最具技術(shù)難度的“咽喉工程”，也是國內最大的穿越大江大河的工程。穿黃隧洞與黃河十字立交，各行其道，其任務(wù)是將長(cháng)江水從黃河南岸輸送到北岸，向黃河以北地區供水，在水量豐沛時(shí)還可以向黃河相機補水。一期工程設計流量為265立方米每秒，加大流量為320立方米每秒，到2014年工程通水后，年均可調水95億立方米。

    據悉，南水北調穿越黃河，過(guò)去曾有地上渡槽“飛渡”和地下隧洞“穿越”兩個(gè)不同方案，經(jīng)過(guò)專(zhuān)家多年的反復論證，最終選擇了技術(shù)較成熟的地下盾構隧洞方案。

    南水北調中線(xiàn)建管局局長(cháng)石春先說(shuō)，穿黃工程主體建筑物設計洪水標準為300年一遇，地震設計烈度為7度，總投資為31.37億元。兩條引水的穿黃隧洞位于河南鄭州市境內的黃河上游，每條隧洞總長(cháng)4250米、直徑7米，在黃河底部最大埋深35米，最小埋深23米，隧洞采用兩次襯砌加固工藝，以確保輸水安全。 （記者趙永平）

    國內最大穿黃隧洞全線(xiàn)貫通，看南水北調如何穿越黃河——

    黃河底部，4250米的穿越

    6月22日10時(shí)18分，河南滎陽(yáng)，南水北調中線(xiàn)穿黃工地，“穿越號”盾構機經(jīng)過(guò)720個(gè)日夜、4250米的掘進(jìn)，順利到達黃河南岸隧洞的進(jìn)水口，這標志著(zhù)國內最大的穿黃隧洞——南水北調中線(xiàn)穿黃上游隧洞全線(xiàn)貫通，清澈的漢江水將由此北上，與滔滔黃河十字立交，各行其道。這是國內第一次采用大直徑隧洞穿越黃河，國內水利工程最深的盾構始發(fā)，隧洞雙層襯砌的結構型式在世界前所未有……這不僅是空間的穿越，也是無(wú)數工程技術(shù)難題的穿越。

    在黃河下最深35米處，如何挖掘數公里長(cháng)的隧洞？如何防范漏水和坍塌？技術(shù)難題是如何解決的？

    黃河底部隧洞怎么挖？

    直徑9米的盾構機，挖洞就像電動(dòng)剃須刀刮胡子

    南水北調中線(xiàn)工程從長(cháng)江支流漢江上的丹江口水庫引水，沿伏牛山和太行山一路北上，在鄭州市附近穿越黃河。

    然而，要在黃河底部鑿出兩條長(cháng)4250米的隧洞，每條隧洞直徑7米，談何容易！“穿黃不通，千里無(wú)功。”南水北調中線(xiàn)建管局局長(cháng)石春先說(shuō)，穿黃工程是南水北調中線(xiàn)的關(guān)鍵性工程，是整個(gè)干線(xiàn)工程的“咽喉”，也是技術(shù)難度最大的工程。

    在黃河底部35米深處怎么挖隧洞？

    中線(xiàn)河南直管建管部總工王江濤說(shuō)，穿黃工程使用的盾構機直徑達9米，總長(cháng)度80米，重量達1166噸。盾構機前面有一個(gè)刀盤(pán)，刀盤(pán)上有145把刀片，刀盤(pán)旋轉，把大塊土體切成小碎塊，就像電動(dòng)剃須刀刮胡子。

    據介紹，工程人員首先在黃河北岸開(kāi)挖兩個(gè)直徑18米，深76米的豎井，然后從兩口豎井中放置盾構機，2007年7月和2008年3月下游線(xiàn)和上游線(xiàn)盾構分別順利始發(fā)，自北向南開(kāi)挖黃河隧洞。

    盾構機主機如同火車(chē)頭，輔助部件像一節節車(chē)廂，盾殼鋼板以抵抗地下高水土壓力。工作時(shí)，后面的推進(jìn)系統有14組千斤頂，總推力6034噸，千斤頂頂在已拼好的管片側壁，牽引整臺盾構機，以每天10多米的速度向前推進(jìn)。

    如何對付復雜地層？

    隨時(shí)調整技術(shù)參數，帶壓進(jìn)倉更換刀具

    “黃河河底千百年來(lái)沉積的膠結泥沙，結構復雜，甚至幾百米一個(gè)樣。”王江濤比喻說(shuō)，穿黃盾構像在骨肉相連的一板肉上切割，不得不經(jīng)常調整刀具的運行參數，摸著(zhù)石頭過(guò)河。

    長(cháng)江水利委員會(huì )勘測設計院副總工程師符志遠說(shuō)，盾構機每前進(jìn)一段，就要提供一張地質(zhì)縱向剖面圖，告訴它前方是什么地質(zhì)，應該采取哪些技術(shù)措施，如何調整技術(shù)參數。

    王江濤說(shuō)，盾構機的145把刀具，每種刀具“各司其職”，如切削采用大尺寸刮刀，減少開(kāi)挖時(shí)產(chǎn)生細顆粒，適應帶有礫石的土壤條件；先行刀和齒刀布置在刮刀前面，可預先松動(dòng)刮刀前的土壤；鏟刀用于清理外圍開(kāi)挖的渣土；滾刀用于對硬物的開(kāi)挖等。

    盾構機刀具不可避免地會(huì )受到磨損，刀片崩了怎么辦？中鐵十六局項目部副經(jīng)理吳慶紅說(shuō)，帶壓進(jìn)倉檢查盾構機、更換刀具，生產(chǎn)人員要在相當于水下 35米的壓力的環(huán)境下作業(yè)。經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓的進(jìn)倉人員，共完成1600多人次、400多倉帶壓進(jìn)倉作業(yè)。

    另外，技術(shù)人員通過(guò)焊接增加30多把刀，降低了刀具磨損程度，在滾刀上增加合金柱，強化了耐磨性，適應穿黃復雜地層的掘進(jìn)。

    怎樣防滲水防坍塌？

    2156環(huán)管片嚴絲合縫，保證隧洞滴水不漏

    穿黃隧洞橫臥黃河水下，不僅要承受黃河水壓，還要承受河床土體壓力，一旦發(fā)生滲水、坍塌，后果不堪設想。

    中線(xiàn)河南直管建管部部長(cháng)高必華介紹，盾構機每前進(jìn)1.6米，就要停下來(lái)“喘口氣”。施工人員要馬上給隧洞安裝管片，7片弧形的管片緊貼隧洞一圈。管片由鋼筋混凝土澆筑，每環(huán)厚度達40厘米，重6噸，每片之間還要用雞蛋一樣粗的螺絲上緊，可以支撐整個(gè)隧洞壓力。

    為了防止滲漏，隧洞設計三層保護措施：外部的管片邊緣都有橡膠條，遇水膨脹能讓管片連接得無(wú)縫隙，把水和泥沙擋在外面；中間是一層有保護膜的鋼絲網(wǎng)，起到第二層防護作用；內襯還有第三層保護，保證滴水不漏。

    管片拼裝也容不得閃失。盾構工區長(cháng)宋昀東說(shuō)，2007年8月黃河北岸盾構機向前推進(jìn)了10環(huán)后卻意外地停了下來(lái)，阻擋前進(jìn)的就是管片拼裝——安裝超出規定值，則會(huì )出現涌水涌沙，甚至整條隧洞塌陷。于是，院士、專(zhuān)家、技術(shù)人員趕到工地調研，經(jīng)過(guò)半年反復的論證、試驗，改變插入角、增加防裂鋼筋，通過(guò)6項技術(shù)改進(jìn)，管片終于環(huán)環(huán)緊扣，接縫被堵得嚴嚴實(shí)實(shí)。

    科學(xué)設計再加上嚴格施工，4250米的隧洞，2156環(huán)管片，片片精準，環(huán)環(huán)相扣，嚴絲合縫，保證了隧洞滴水不漏。

    如何保證挖偏精度？

    貫通誤差控制在50毫米以?xún)?/strong>

    差之毫厘，失之千里。精確的掘進(jìn)方向對于穿黃隧洞工程至關(guān)重要。

    “這里沒(méi)有差不多的概念。”王江濤說(shuō)，整個(gè)穿黃隧洞，3450米的直隧洞，只允許有千分之一的傾斜度，而最后的800米傾斜隧洞，傾斜度達到 4.91%，這是一項高難度的挑戰。

    精準測量引導著(zhù)盾構機準確前行。中鐵項目部測量工程師李連朝說(shuō)：“平常一個(gè)施工項目，GPS定位系統最多用到三四臺，在這個(gè)項目上，我們增加到八九臺。”為了“精確”二字，他們付出了更多的努力，幾公里長(cháng)的穿黃隧洞，前后共組織了8次測量。

    業(yè)主、監理、建設者共同努力，3450米的穿黃直隧洞，實(shí)際貫通誤差控制在了50毫米以?xún)?，這在國內實(shí)屬罕見(jiàn)。

    隧洞“患病”怎么辦？

    3年—5年大修一次，維修車(chē)輛可直驅入洞

    穿黃工程主體建筑物地震設計基本烈度為７度，防洪標準按黃河300年一遇洪水設計，北岸河灘明渠及新、老蟒河交叉建筑物，按100年一遇洪水設計。另外，在穿黃隧洞進(jìn)口、出口、工作閘門(mén)、退水洞門(mén)等處，均設有防冰凍設備，在渠道邊坡，設有聚苯乙烯塑料保溫板。

    但隧洞建成通水后，也免不了進(jìn)行檢修。黃河南岸豎井800米傾斜隧洞，就是為此而特別設計建造的。

    王江濤說(shuō)，隧洞建成后，維護時(shí)可關(guān)閉雙洞隧道中的一個(gè)，對另一隧洞進(jìn)行維護和搶修，不影響正常輸水。雙洞隧道內直徑為７米，維修車(chē)輛可直驅入洞。

    根據設計，半年左右將放空其中一個(gè)隧洞的水檢查一次，隧洞每年有15天至30天檢修期，每３年至５年安排30天至60天大修。

    此外，隧洞內還布置有現代化的觀(guān)測儀器，洞內受力、變異等情況，通過(guò)觀(guān)測儀器在自動(dòng)控制室即可看到。維修時(shí)，啟用抽水系統，把水從洞內排到黃河或渠道里，排空時(shí)間為80個(gè)小時(shí)。

    720多個(gè)日夜，對于古老的黃河，只是一瞬。但對于南水北調建設者，穿黃隧洞完成了一次歷史的穿越。