南水北调中线穿黄工程中的高科技
2006-11-21 00:00
| 核心提示 南水北调中线干渠有两个关键性工程,一个是渠首工程,一个是穿黄工程。穿黄工程的关键工程是黄河隧洞。穿黄工程已于去年9月27日开工,其工程量有多大?怎样穿越黄河?黄河隧洞采取什么高科技技术挖掘?目前进度如何?近日,记者前往位于黄河两岸的穿黄工程工地进行了详细采访。 穿黄工程造价近40亿 11月14日,记者来到黄河南岸荥阳市王村镇的薛村,这里是南水北调中线穿黄工程施工现场。由于都是大型现代化机械施工,工地上倒没有像上世纪70年代前大工程施工的人海场面。 据郑州市移民局的同志介绍,穿黄工程是南水北调中线穿越黄河的关键性工程,是南水北调中线干线的标志性工程之一,也是南水北调中线干线工程总工期的控制性工程。南岸从荥阳市王村镇的李村到北岸温县陈沟村西,总长19.304公里,造价是39.2931亿元。 荥阳市王村镇南水北调中线工程领导小组办公室主任张跃平介绍说:“穿黄工程自南向北依次是南岸明渠———进口段———邙山隧洞段———黄河隧洞段———出口段———北岸河滩明渠———北岸连接明渠。工程包括:邙山隧洞、退水建筑物、跨渠建筑物、进口建筑物、穿黄隧洞、出口建筑物等交叉建筑物及北岸防护堤、孤柏嘴控导工程。工程的主要任务是安全有效地将水从黄河南岸输送到黄河北岸,在水量丰沛时,根据需要向黄河补水。穿黄工程设计流量为每秒265立方米,加大流量是每秒320立方米。”当日天气很好,记者站在南岸瞭望台上,依稀可以看到北岸施工现场。 穿黄工程是由长江水利委员会长江勘测规划设计研究院、黄河水利委员会勘测设计研究院联合设计的。工程已于去年9月27日开工,工期是55个月,到2010年3月31日全部竣工。 承担穿黄工程的单位都是经过招标筛选出来的,中水十一局承担穿黄工程明渠开挖,黄河工程局承担控导工程,中国隧道和葛洲坝联合体承担黄河上游隧洞和邙山隧洞工程,中铁十六局集团水电七局承担黄河下游隧洞和邙山隧洞。其中中国隧道和葛洲坝联合体、中铁十六局集团水电七局都是两个单位强强联合组成的施工单位。 每台盾构价值1.8亿 据勘探,黄河河床下面土壤结构复杂,有黏土岩、沙岩、沙粒岩层、粉质黏土、粉质沙壤土等等,局部加泥灰岩,还不乏腐殖质、大石头。科学勘探获得的数字十分详细,哪种土壤多厚、在地面下多深处,其中石头直径有多大都记录在案。 穿黄工程关键部分是黄河隧洞和邙山隧洞,隧洞都是上、下两条,两条隧洞中心线间距是28米。邙山隧洞是斜坡向上,全长749米,不在河底,施工难度相对小些。但长3450米的上、下游两个黄河隧洞在黄河河床下面,净直径是7米,距离地面最厚处是34米,施工难度很大,没有高科技技术是不行的。上、下游黄河隧洞和邙山隧洞加起来,每个造价是5亿多元,也就是说两隧洞的全部造价是10亿多元。 很多人想知道到底采取什么高科技手段打通黄河隧洞?这也是记者想采访的重要内容。 14日下午,记者来到黄河北岸,这里正在紧张施工。承担上游隧洞工程的中铁隧道葛洲坝联合体项目经理部的总工程师张健介绍说:“穿越黄河地下隧洞采取的是目前世界上最先进隧洞施工技术———盾构技术,盾构机从德国进口,因为是上、下游两个隧洞,共需要两台盾构机,盾构机长63米,每台价格是1.8亿多元。目前一台盾构机的部件已经运抵广州,明年3月6日盾构机运到工地,5月8日开始挖掘黄河隧洞。” 张健讲,盾构掘进技术就是靠盾构机前面的刀盘、刀具将沙土、石头打碎,和打进去的稀泥浆形成稠泥浆,通过长长的管道排到地面。泥浆排出地面后,通过泥水分离,泥浆经过改良后重新输送到盾构机循环使用。分离出的泥土、沙石运到弃渣场。由于地下土壤构成复杂,盾构机在作业时,要不断调整参数,行进速度很慢,每个月只能挖掘200米左右。从他提供的材料可以看出,盾构机选型时他们就提出了14条功能要求,德国生产厂家是按照他们的要求生产盾构机的。 “两台盾构机从竖井运往地下,从北岸向南岸掘进。由于竖井地下面积小,刚开始挖掘时,盾构机不能全部进入,只能先下去主机,配套设备留在地面,采用延长管线连接。在挖掘72米后,才能放入后面配套设备形成整机向前挖掘。由于长距离独头掘进,对工程的施工运输、水泥运输、通风、防灾提出了很高的要求。”为确保工程顺利进行,针对可预见的情况,他们施工单位采取了13项对策。 隧洞壁可抗13级地震 黄河隧洞壁怎样建?在项目部会议室里,张总工程师指着示意图做了详细的解释:两条隧洞如同两条海底隧道,建成后好像高速公路的涵洞,以圆为主,底部是3.1米宽的平地。隧洞壁主要有2层构成,就像我们穿的两层衣服,分别叫内衬、外衬。 盾构机挖掘的隧洞直径是9米,泥浆形成保护薄膜层后,紧接着要靠盾构机的管安装机将在地面上生产的水泥管片安装上去,这就是外衬。每个水泥管环外径是8.7米,内径是7.9米。每环有7块管片连接而成,每块管片厚0.4米、宽1.6米、弧长4.1米、重6吨,每片之间还要用鸡蛋一样粗的螺丝上紧。每条隧洞需要2600多环连接,也就是说两条隧洞需要制造5200多环管片。 水泥管片是工厂化生产,一个占地面积24509平方米的制造管片厂已在北岸建成,分两个车间,一个是钢筋加工车间,一个是管片生产车间。 水泥管片先进行试生产,经过各种试验,质量合格后正式生产。眼下试验已经结束,正在生产管片,张健带领记者参观了生产车间,只见工人们正在用机器加工螺纹钢和浇铸管片。张健指着正在加工的管片说:“每块预制管片里有两层螺纹钢,制造管片需要6套模具,这些管片出模具后,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。管片的强度等级和抗渗等级分别要达到C50和W12,现在已经生产出了16环(84片)。” 在停放管片现场,记者看到预制管片上留有很多槽孔,问张健是干什么用的。他回答:“这些槽孔有些是安装时机器抓取的地方,有些是上螺丝的地方,安装好后,这些槽孔都要用水泥填上,防止螺丝生锈。”据他讲,每个水泥管片之间的缝隙误差只有1毫米,管片连接之间留有一个洞槽,其中要穿弹性橡胶止水条防水,保证外面的水不能流入,里面的水不会流出,不然在建设期间会出现塌方、透水事故。盾构机每挖掘1.6米,管片就安装1环,是分段安装的。 隧洞壁的第二层即内衬,使用的是穿黄工程另外一项高科技技术———钢筋预应力技术。这一层是将钢筋和混凝土运到隧洞里,用3台穿行式全圆钢模台车、钢筋作业台车等设备施工,混凝土靠40吨的门吊垂直运输到下面,再由竖井下的15吨电瓶车拉平板车运输进去直接浇铸上去,其中每隔0.4米穿插有钢绞线锚索,起到预应力作用。简单说就像过去做的木桶的外箍,拉紧浇铸的水泥,以抵抗里面水的张力。每条黄河隧洞需要锚索8625束,邙山隧洞需要1873束。 内衬每次浇铸9米长,连接处渗水怎么办?他们将在缝隙间加入膨胀橡胶止水条、止水铜片和聚硫密封胶等止水材料防渗水。因为这项技术是首次使用,他们正在黄河南岸进行地面11仿真试验,仅试验将花费资金1000多万元。由于其中有很高技术含量,记者在现场参观时,工作人员禁止拍照。 两条黄河隧洞打通后,放入水进行检查,没有问题后,才能交付使用。据中铁十一局南岸工程负责人于部长介绍,两条隧洞可以抗击7度地震,按普通的说法就是可抗击12~13级地震。 南北4个竖井正在施工 穿黄隧洞施工必须要先建4个竖井,南北岸各两个,只有竖井建好后,才能进行地下挖掘隧洞。南岸竖井深40米,直径15米,北岸竖井深50.1米,直径是16.4米。这些竖井除了建设期间作为运输通道外,北岸的也是出水口,而南岸的竖井等隧洞打通后将部分爆破拆除。南岸的竖井建在黄河边,它是挖掘黄河隧洞的出口,也是邙山隧洞挖掘的进口,是出进设备、材料和泥浆的通道。当黄河隧洞打通后,盾构机将在南岸竖井下进行维修后,再挖掘邙山隧洞。 目前,南岸的竖井地面浇铸完毕,北岸的上、下游竖井均已挖30米深。竖井挖掘采用挖掘机挖掘为主,人工修挖为辅,挖掘的土由吊机吊出竖井,然后由自卸车运到弃渣场。竖井壁每3米为一施工阶段,先挖土后浇铸。 承担下游隧洞的中铁十六局集团水电七局项目部经理陈建军说:“竖井的壁厚是1.5米,由于北岸是进入口,竖井壁比南岸厚,南岸是1.2米厚。” 北岸明渠正在夯实地基 穿黄工程出了隧洞,南北两岸连接的地面明渠,目前也在紧张施工。由于北岸6127米明渠在黄河河滩,即黄河故道,下面土壤疏松,就像盖房子要夯实地基一样要夯实明渠地基,不然水的压强会使渠下沉。 夯实渠基采取振动成桩法挤密,现场可以看到机器将沙、石挤压到地下,将周围的土挤实,竖井挖掘出来的土都用上了。张健告诉记者:“土不足部分要到3公里外的温县陈家沟去拉,沙要到60公里外的丹河拉天然沙,石头到馒头山料场开采。夯实地基是从两侧向中间挨着进行,加固深度是7米,碎石向下要打10米深。” 将建南水北调博物馆 由于南水北调中线穿黄工程是史无前例的工程,南水北调办公室将在穿黄工程南岸建设一个“南水北调博物馆”,博物馆地址就设在钢筋预应力地面11仿真试验场地。 博物馆除了照片、图表、文字资料外,目前正在试验的钢筋预应力模型和一台盾构机是主要展品。 |
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