黄河下的引水隧道这样挖

  • 2007年05月11日 09:10
  • 来源:东方今报
  • 记者 张雅平/文 刘栋杰/图
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大河网讯   在黄河水下最深40米的地方打两条3450米长的隧洞,输送汉江水,解决京津等城市的吃水难题,这就是被誉为人类历史上最宏大的调水穿越大江大河工程——南水北调中线穿黄工程。

  在挖掘隧洞的盾构机的“先锋”部件——刀盘、盾体在井下组装完毕之际,下月中旬穿黄工程将开始掘进。但在40米的水下,隧洞如何挖?如何做到“立交”通过、互不干扰又能互补水源?挖掘过程中的岩石、枯树好对付吗?挖掘后泥沙随即涌来,该如何巩固战果呢?昨天,本报记者前往现场,进行打探。

  ●盾构机像个放倒的烟囱,体重1600多吨

  昨天,记者驱车来到南水北调穿黄隧洞的起点——焦作温县境内黄河北岸的黄河滩,中铁十六局集团水电七局的工人们正在忙碌着,地上堆满了各种叫不出名字的铁疙瘩。

  “这都是盾构机的零件,组装好得一个多月。”穿黄工程建设管理部工程管理处的徐工指着地上堆放的零部件说。穿黄工程的盾构机是向德国一家公司专门定制的,体格要比挖地铁隧洞的盾构机大得多,刀头、盾中、盾尾和附件4个部分连接,有100多米,1600多吨重。

  记者在现场看到,盾构机的高度是9米,看上去有三层楼那么高,里面还有楼梯,设计得像个楼房——不过它的外形是圆的,像个放倒的烟囱,又高又长。

  由于盾构机十分庞大,在隧洞开掘前必须修好两个施工竖井,两个竖井的内径均为18米,外径22米,深约76.6米。目前,北岸的2个竖井已经完工,第二台盾构机几天后也将从广州起运,到6月中旬左右,两台盾构机将并行从黄河北岸向南掘进,挖掘穿黄隧洞,单线总长3450米。

  ●动力相当于15辆捷达车,岩石、树根“通吃”

  有工人打趣盾构机像个放倒的烟囱,那这个“烟囱”要是遇到沉睡的古船、古树甚至巨石,能斗得过吗?

  “它可比烟囱厉害多了,最前部安装的锋利刀盘,无坚不摧,挖隧洞,都是靠的这玩意儿。”正在调试安装盾构机的中铁十六局的工程师何培志笑着说,“盾构机的能耐可大了。”

  他指着盾构机最前部蓝色的圆盘样的东西告诉记者,那是刀盘,上面有三种刀具——刮刀、滚刀和羊角刀,这些刀可不是一般的钢刀,不仅强度大,而且每种刀具都能克制相应的障碍物。一旦遇到障碍物,系统会出动相应的刀具,在动力的推动下,把障碍物绞碎,即便是坚硬的岩石,也无法跟盾构机顶牛。

  盾构机动力系统由10个110千瓦的电动机组成,相当于15辆捷达轿车的动力,遇到岩石,不说一下子能把它绞成碎末,但会把它击碎成小颗粒。

  ●随机铺设隧洞外衬,不会被泥沙填堵

  但在黄河水下作业,下面都是黏稠的泥沙,即便把障碍物都推开了,但机器过后,马上有泥沙填充过来,怎么能形成隧洞呢?

  何培志说,盾构机的外形是圆柱形的,机器过来,挖出的洞的形状也是圆柱形的,开掘后盾构机壳体本身会起到临时的支撑作用,挡住不让泥沙回填;与此同时,处理系统作业,挖出的泥浆等物通过处理系统被抽出洞去,然后盾构管片拼装机作工,把装在盾构机上、已经做好的钢筋混凝土管片铺在上面,七片组成一个密闭的圆筒状的隧洞筒,然后灌浆加固,管片固定,隧洞的外衬就算做成了。

  那能确保管片铺成的隧洞的大小就是设计的隧洞的大小吗?

  当然能了,别忘了盾构机可是专为穿黄工程定制的,它的高度也就是刀片的直径是9米,正好和设计的隧洞的外衬直径吻合,随机铺成的隧洞当然也就大小合适了。

  ●机器一开不能停, 就餐、休息在盾构机上完成

  盾构机一旦开始工作,就不能停止,除非机器出了故障(当然,经过多次调试的机器一般是不会出现这种问题的),而且,水下做工,为了防止泥沙等进入机器,整个都是封闭的,那么工人吃饭、如厕咋办呢,里面的氧气能供给工作人员呼吸吗?

  记者在工作人员的带领下登上盾构机的配套设施,发现二楼竟然还备有卫生间,不过是男士小便间,只能供男士小便,挨着还有休息室和咖啡屋。里面空气不流通,机器的后侧连接了一个直径1米左右的管道,负责往机器里面送风、抽风,这样工作人员就不会感到呼吸困难了。

  小便产生的废物咋办啊,排到隧洞内吗?当然不是,它们和沙石、泥浆一起,都通过处理系统排到洞外去了。

  ●三层防护,黄河水“滴水不渗”

  隧洞挖在黄河水下面,那黄河水、黄河里的泥沙能渗入到隧洞里吗?

  “输送的是饮用水,根本不会也不允许出现这种情况。”穿黄工程建设管理部工程管理处尹延飞副处长说,防水渗和水漏的设计是非常重要的,为此工程人员还专门在南岸做了一个1:1的仿真试验模型,进行多次注水试验。

  为了说明这一点,他带领记者来到仿真模型的试验地,也就是穿黄工程的起点——位于辛店村庙王公路西侧的黄河南岸。

  仿真试验基地上,两个隧洞的内衬已经建成,由于是仿真试验,隧洞模型的比例和建成后的黄河隧洞一样,内径7米,外径是8.07米,加上外衬,整个直径有9.5米左右,有三层楼那么高,里面能并排走两辆卡车。

  走进去,很豁达的感觉,用脚踩着攀登两壁,很光滑,根本爬不上去。据介绍,这个隧洞有三层防漏保护措施: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,边缘地方都有橡胶条,这种橡胶条遇水就会膨胀,把管片连接得一点缝隙都没有,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;隧洞的内衬是第三层保护层,无缝,一滴水都漏不进来。

  据了解,隧洞的抗压能力经过多次测试,不会出现被压垮或者裂缝等质量问题,再加上水是恒温的,不会发生热胀冷缩的现象,就保证了水不会泄漏,而且隧洞的内衬都由环保无害的钢筋混凝土制成,不会污染水质或融进对人体有害的物质。

  ●每秒最多320吨水流过,水排干要80小时

  按照设计,穿黄隧道的水流量是265吨每秒,加大流量是320吨每秒,两个隧洞,根据城市水的需求情况,选择是同时送水还是单洞送水。

  每半年左右,其中一个隧洞的水将放空检查一次,隧洞每年有15天到30天的检修期,每3年至5年安排30天至60天的大修。

  如果在检修期之外出现故障,隧洞内的观测仪器会显示出来,工作人员在自动控制室就能够看到。

  维修时,水会通过排水口排入黄河或渠道里,如果两个隧洞都有水,需要80个小时才能把里面的水排空。

  ●明渠进、明渠出,明渠妆容已成形

  所谓穿黄,就是把黄河南岸明渠的水引到黄河北岸,然后流入明渠再向前流淌。

  总长4.629公里的明渠已经基本成形,据介绍,连接明渠最深处是56米,最浅处为20米,目前只剩下铺设流水道了。

  在明渠的边上,还挖有排水沟和节水沟,这样下雨的时候,能保证渠水不受污染,污水和雨水都随着排水沟流到黄河了。

  “丹江口的水是清水,我们要保证送到北京还是清水,沿途不受污染。”尹延飞说,整个工程将于2010年3月份完工。

  ●下月中旬掘进,河下作业河上“无知觉”

  6月中旬,从黄河北岸两个直径18米,深50米的竖井内,两台盾构机将自北向南推进开挖黄河隧洞。每台盾构机的平均掘进速度为200米/月,盾构机工作面与黄河水的最近距离为20余米,最深处为40米,平均深度30米左右。盾构机作业期间,河面上的船只,地面上劳作的农民将“毫无知觉”。

  经过艰苦的“地下工作”,盾构机最终将到达南岸施工竖井。随后,盾构机将以南岸施工竖井为新的起点,以155米/月的速度挖掘邙山斜洞段。斜洞完工后,起自温县南羌乡马庄东、终点在荥阳市王村镇李村的穿黄隧洞的雄姿将显现,总长19.3公里,总工期56个月,总投资31.37亿元。

  由于南北两岸所输水的水位差约为10米,由此形成的水压将使北调之水自流穿过黄河。因此,在有些专家看来,穿黄工程就是一个规模空前的倒吸虹工程。

  除了供给京津等地区饮水外,在冬季黄河的枯水季节,穿黄隧洞将通过排水口将汉江水放入黄河,解决黄河枯水期的水源难题,但不允许黄河上的船只进入隧洞。

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责任编辑:吴勇