4250米长的穿黄隧洞,其中过黄河段3450米,穿邙山段800米。2014年通水后,受命北调的南来长江水,将穿越隧洞顺畅北上,与滔滔不息的黄河东流水,构建出十字形立体交叉的奇观,各行其道,呈现出
在黄河水下最深40米处,如何挖掘4250米长、单洞直径7米的隧洞,如何防范漏水和坍塌……诸多难题,施工人员如何应对?本报记者专程赶赴现场,探其究竟。
盾构机日掘进10多米
盾构机,通俗地说,就是地下作业的挖掘机。这可是个1600吨的大家伙,由刀头、盾体、盾尾和附件四部分组成,专家形象地将盾构机比喻成“剃须刀”。
2007年7月8日,河南郑州附近的黄河北岸,在河床底部近40米深处,庞大的盾构机刀盘像“剃须刀”一样开始旋转,一边“剃”出胶结泥沙,一边完成隧洞衬砌加固。
南水北调中线建管局河南直管建管部部长高必华说,穿黄工程选用的泥水加压平衡盾构机及刀具,都是根据穿黄施工条件量身定做的。盾构机前面有一个刀盘,刀盘上有140多把刀片,刀盘旋转,把大块土体切成小碎块,其工作原理类似电动剃须刀。
茫茫黄河滩,沉沉河床底。千古沉积,泥沙胶结,混杂交错,3公里多的河床底层,好似河流淤积地层博物馆,为盾构机的掘进布下一道道坎儿。“黄河河底挖隧洞,最担心的是在掘进过程中遇到古树、孤石。”高必华说,技术人员在盾构机上设置超声波探测仪,发现情况及时处理。当遇到古树、孤石时,盾构机上设置的破碎设备便会发挥作用,将木头、石块破碎成小的渣块,顺泥浆管排出。
据介绍,盾构机推进系统有14组千斤顶,总推力6034吨,千斤顶顶在已拼好的管片侧壁,牵引整台盾构机以每天10多米的速度向前推进。
穿黄工程可抗7度地震
中线调水通过黄河,是凌空飞架渡槽,还是开凿河底隧洞?两个方案之间,曾经存在争论。
不走空中走地下,这是穿黄工程最难也是最精彩的点睛之笔,而最终选择此方案却历尽波折。据南水北调中线建管局局长石春先介绍,隧洞与渡槽两个方案在技术上各有利弊。相比之下,隧洞方案可免受温度、冰冻、大风等不利因素影响,同时耐久性好、检修维护相对简单。经过长时间论证,隧洞方案最终入选。
但是,黄河河底复杂特殊的地质条件,给施工带来极大困难。特别是由于隧洞穿越饱和含水地层,一旦出现开裂,高压水将会汹涌而入,后果不堪设想。
于是,盾构机每前进1.6米,就要停下来“喘口气”。施工人员要马上给挖出的隧洞安装钢筋混凝土管片,7片弧形的管片紧贴隧洞一圈,正好是一个大圆。管片完全由钢筋混凝土浇筑而成,厚度达40厘米,完全可以支撑整个隧洞的压力,不会发生坍塌。
在防漏方面,隧洞也有相应的保护措施。首先是外部的管片,两个管片通过插槽连接在一起,除了管片用防水材料制成外,边缘地方还有橡胶条。这种橡胶条遇水就会膨胀,把管片连接得无一点缝隙,外部的水、泥沙根本进不来。
除了外部管片,中间还有一层钢丝网,钢丝网上面有保护膜,起到第二层防护作用。隧洞的内衬则是第三层保护层。
河南直管建管部副部长王江涛说,根据国家地震局分析预报中心的地震危险性分析,穿黄隧洞场区地形复杂,地震设计基本烈度为7度,即整个设计和施工应能够承受住7度地震的考验。
穿黄工程过河主体建筑物按黄河300年一遇洪水设计,按1000年一遇洪水校核;北岸河滩明渠及新、老蟒河交叉建筑物,按100年一遇洪水设计,按300年一遇洪水校核。
检修时维修车辆直驱入洞
国务院南水北调办公室主任张基尧介绍说,南水北调中线穿黄工程是当前国内最宏大的穿越大江大河的工程。其任务是将中线调水从黄河南岸输送到黄河北岸,向黄河以北地区供水,同时在水量丰沛时可向黄河相机补水。
南水北调中线一期工程设计流量为265立方米/秒,加大流量为320立方米/秒,到2014年完成后,年均可调水95亿立方米。
河底隧洞建成通水后,隧洞在地下,如何检修呢?黄河南岸竖井800米倾斜隧洞,就是为此而特别设计建造的。
据介绍,隧洞建成后,每年有15―30天检修期,每3―5年将安排一次大修,每半年左右放空隧洞的水检查一次。双洞隧道内直径为7米,外直径为8.7米,检修时,维修车辆可直驱入洞。这也是隧洞遁地穿黄与渡槽凌空穿黄相比的优势所在。
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