南水北調中線穿黃工程中的高科技
2006-11-21 00:00
| 核心提示 南水北調中線干渠有兩個關鍵性工程,一個是渠首工程,一個是穿黃工程。穿黃工程的關鍵工程是黃河隧洞。穿黃工程已于去年9月27日開工,其工程量有多大?怎樣穿越黃河?黃河隧洞采取什么高科技技術挖掘?目前進度如何?近日,記者前往位于黃河兩岸的穿黃工程工地進行了詳細采訪。 穿黃工程造價近40億 11月14日,記者來到黃河南岸滎陽市王村鎮(zhèn)的薛村,這里是南水北調中線穿黃工程施工現(xiàn)場。由于都是大型現(xiàn)代化機械施工,工地上倒沒有像上世紀70年代前大工程施工的人海場面。 據(jù)鄭州市移民局的同志介紹,穿黃工程是南水北調中線穿越黃河的關鍵性工程,是南水北調中線干線的標志性工程之一,也是南水北調中線干線工程總工期的控制性工程。南岸從滎陽市王村鎮(zhèn)的李村到北岸溫縣陳溝村西,總長19.304公里,造價是39.2931億元。 滎陽市王村鎮(zhèn)南水北調中線工程領導小組辦公室主任張躍平介紹說:“穿黃工程自南向北依次是南岸明渠———進口段———邙山隧洞段———黃河隧洞段———出口段———北岸河灘明渠———北岸連接明渠。工程包括:邙山隧洞、退水建筑物、跨渠建筑物、進口建筑物、穿黃隧洞、出口建筑物等交叉建筑物及北岸防護堤、孤柏嘴控導工程。工程的主要任務是安全有效地將水從黃河南岸輸送到黃河北岸,在水量豐沛時,根據(jù)需要向黃河補水。穿黃工程設計流量為每秒265立方米,加大流量是每秒320立方米?！碑斎仗鞖夂芎?記者站在南岸瞭望臺上,依稀可以看到北岸施工現(xiàn)場。 穿黃工程是由長江水利委員會長江勘測規(guī)劃設計研究院、黃河水利委員會勘測設計研究院聯(lián)合設計的。工程已于去年9月27日開工,工期是55個月,到2010年3月31日全部竣工。 承擔穿黃工程的單位都是經(jīng)過招標篩選出來的,中水十一局承擔穿黃工程明渠開挖,黃河工程局承擔控導工程,中國隧道和葛洲壩聯(lián)合體承擔黃河上游隧洞和邙山隧洞工程,中鐵十六局集團水電七局承擔黃河下游隧洞和邙山隧洞。其中中國隧道和葛洲壩聯(lián)合體、中鐵十六局集團水電七局都是兩個單位強強聯(lián)合組成的施工單位。 每臺盾構價值1.8億 據(jù)勘探,黃河河床下面土壤結構復雜,有黏土巖、沙巖、沙粒巖層、粉質黏土、粉質沙壤土等等,局部加泥灰?guī)r,還不乏腐殖質、大石頭?？茖W勘探獲得的數(shù)字十分詳細,哪種土壤多厚、在地面下多深處,其中石頭直徑有多大都記錄在案。 穿黃工程關鍵部分是黃河隧洞和邙山隧洞,隧洞都是上、下兩條,兩條隧洞中心線間距是28米。邙山隧洞是斜坡向上,全長749米,不在河底,施工難度相對小些。但長3450米的上、下游兩個黃河隧洞在黃河河床下面,凈直徑是7米,距離地面最厚處是34米,施工難度很大,沒有高科技技術是不行的。上、下游黃河隧洞和邙山隧洞加起來,每個造價是5億多元,也就是說兩隧洞的全部造價是10億多元。 很多人想知道到底采取什么高科技手段打通黃河隧洞?這也是記者想采訪的重要內容。 14日下午,記者來到黃河北岸,這里正在緊張施工。承擔上游隧洞工程的中鐵隧道葛洲壩聯(lián)合體項目經(jīng)理部的總工程師張健介紹說:“穿越黃河地下隧洞采取的是目前世界上最先進隧洞施工技術———盾構技術,盾構機從德國進口,因為是上、下游兩個隧洞,共需要兩臺盾構機,盾構機長63米,每臺價格是1.8億多元。目前一臺盾構機的部件已經(jīng)運抵廣州,明年3月6日盾構機運到工地,5月8日開始挖掘黃河隧洞?！?nbsp; 張健講,盾構掘進技術就是靠盾構機前面的刀盤、刀具將沙土、石頭打碎,和打進去的稀泥漿形成稠泥漿,通過長長的管道排到地面。泥漿排出地面后,通過泥水分離,泥漿經(jīng)過改良后重新輸送到盾構機循環(huán)使用。分離出的泥土、沙石運到棄渣場。由于地下土壤構成復雜,盾構機在作業(yè)時,要不斷調整參數(shù),行進速度很慢,每個月只能挖掘200米左右。從他提供的材料可以看出,盾構機選型時他們就提出了14條功能要求,德國生產(chǎn)廠家是按照他們的要求生產(chǎn)盾構機的。 “兩臺盾構機從豎井運往地下,從北岸向南岸掘進。由于豎井地下面積小,剛開始挖掘時,盾構機不能全部進入,只能先下去主機,配套設備留在地面,采用延長管線連接。在挖掘72米后,才能放入后面配套設備形成整機向前挖掘。由于長距離獨頭掘進,對工程的施工運輸、水泥運輸、通風、防災提出了很高的要求。”為確保工程順利進行,針對可預見的情況,他們施工單位采取了13項對策。 隧洞壁可抗13級地震 黃河隧洞壁怎樣建?在項目部會議室里,張總工程師指著示意圖做了詳細的解釋:兩條隧洞如同兩條海底隧道,建成后好像高速公路的涵洞,以圓為主,底部是3.1米寬的平地。隧洞壁主要有2層構成,就像我們穿的兩層衣服,分別叫內襯、外襯。 盾構機挖掘的隧洞直徑是9米,泥漿形成保護薄膜層后,緊接著要靠盾構機的管安裝機將在地面上生產(chǎn)的水泥管片安裝上去,這就是外襯。每個水泥管環(huán)外徑是8.7米,內徑是7.9米。每環(huán)有7塊管片連接而成,每塊管片厚0.4米、寬1.6米、弧長4.1米、重6噸,每片之間還要用雞蛋一樣粗的螺絲上緊。每條隧洞需要2600多環(huán)連接,也就是說兩條隧洞需要制造5200多環(huán)管片。 水泥管片是工廠化生產(chǎn),一個占地面積24509平方米的制造管片廠已在北岸建成,分兩個車間,一個是鋼筋加工車間,一個是管片生產(chǎn)車間。 水泥管片先進行試生產(chǎn),經(jīng)過各種試驗,質量合格后正式生產(chǎn)。眼下試驗已經(jīng)結束,正在生產(chǎn)管片,張健帶領記者參觀了生產(chǎn)車間,只見工人們正在用機器加工螺紋鋼和澆鑄管片。張健指著正在加工的管片說:“每塊預制管片里有兩層螺紋鋼,制造管片需要6套模具,這些管片出模具后,要在水中浸泡14天,再在地面堆放。冬天管片采用集中供暖防寒措施。管片的強度等級和抗?jié)B等級分別要達到C50和W12,現(xiàn)在已經(jīng)生產(chǎn)出了16環(huán)(84片)?！?nbsp; 在停放管片現(xiàn)場,記者看到預制管片上留有很多槽孔,問張健是干什么用的。他回答:“這些槽孔有些是安裝時機器抓取的地方,有些是上螺絲的地方,安裝好后,這些槽孔都要用水泥填上,防止螺絲生銹。”據(jù)他講,每個水泥管片之間的縫隙誤差只有1毫米,管片連接之間留有一個洞槽,其中要穿彈性橡膠止水條防水,保證外面的水不能流入,里面的水不會流出,不然在建設期間會出現(xiàn)塌方、透水事故。盾構機每挖掘1.6米,管片就安裝1環(huán),是分段安裝的。 隧洞壁的第二層即內襯,使用的是穿黃工程另外一項高科技技術———鋼筋預應力技術。這一層是將鋼筋和混凝土運到隧洞里,用3臺穿行式全圓鋼模臺車、鋼筋作業(yè)臺車等設備施工,混凝土靠40噸的門吊垂直運輸?shù)较旅?再由豎井下的15噸電瓶車拉平板車運輸進去直接澆鑄上去,其中每隔0.4米穿插有鋼絞線錨索,起到預應力作用。簡單說就像過去做的木桶的外箍,拉緊澆鑄的水泥,以抵抗里面水的張力。每條黃河隧洞需要錨索8625束,邙山隧洞需要1873束。 內襯每次澆鑄9米長,連接處滲水怎么辦?他們將在縫隙間加入膨脹橡膠止水條、止水銅片和聚硫密封膠等止水材料防滲水。因為這項技術是首次使用,他們正在黃河南岸進行地面11仿真試驗,僅試驗將花費資金1000多萬元。由于其中有很高技術含量,記者在現(xiàn)場參觀時,工作人員禁止拍照。 兩條黃河隧洞打通后,放入水進行檢查,沒有問題后,才能交付使用。據(jù)中鐵十一局南岸工程負責人于部長介紹,兩條隧洞可以抗擊7度地震,按普通的說法就是可抗擊12~13級地震。 南北4個豎井正在施工 穿黃隧洞施工必須要先建4個豎井,南北岸各兩個,只有豎井建好后,才能進行地下挖掘隧洞。南岸豎井深40米,直徑15米,北岸豎井深50.1米,直徑是16.4米。這些豎井除了建設期間作為運輸通道外,北岸的也是出水口,而南岸的豎井等隧洞打通后將部分爆破拆除。南岸的豎井建在黃河邊,它是挖掘黃河隧洞的出口,也是邙山隧洞挖掘的進口,是出進設備、材料和泥漿的通道。當黃河隧洞打通后,盾構機將在南岸豎井下進行維修后,再挖掘邙山隧洞。 目前,南岸的豎井地面澆鑄完畢,北岸的上、下游豎井均已挖30米深。豎井挖掘采用挖掘機挖掘為主,人工修挖為輔,挖掘的土由吊機吊出豎井,然后由自卸車運到棄渣場。豎井壁每3米為一施工階段,先挖土后澆鑄。 承擔下游隧洞的中鐵十六局集團水電七局項目部經(jīng)理陳建軍說:“豎井的壁厚是1.5米,由于北岸是進入口,豎井壁比南岸厚,南岸是1.2米厚?！?nbsp; 北岸明渠正在夯實地基 穿黃工程出了隧洞,南北兩岸連接的地面明渠,目前也在緊張施工。由于北岸6127米明渠在黃河河灘,即黃河故道,下面土壤疏松,就像蓋房子要夯實地基一樣要夯實明渠地基,不然水的壓強會使渠下沉。 夯實渠基采取振動成樁法擠密,現(xiàn)場可以看到機器將沙、石擠壓到地下,將周圍的土擠實,豎井挖掘出來的土都用上了。張健告訴記者:“土不足部分要到3公里外的溫縣陳家溝去拉,沙要到60公里外的丹河拉天然沙,石頭到饅頭山料場開采。夯實地基是從兩側向中間挨著進行,加固深度是7米,碎石向下要打10米深。” 將建南水北調博物館 由于南水北調中線穿黃工程是史無前例的工程,南水北調辦公室將在穿黃工程南岸建設一個“南水北調博物館”,博物館地址就設在鋼筋預應力地面11仿真試驗場地。 博物館除了照片、圖表、文字資料外,目前正在試驗的鋼筋預應力模型和一臺盾構機是主要展品。 |
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