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天津缺水,華北缺水,一直是黨和政府牽腸掛肚的大事,因此作出了南水北調的重大決策:從漢江丹江口水庫引長江水北上。這是一項前無古人的偉大工程,備受世人矚目。隨著天津段調水工程的開工,南水北調中線工程也全線開花。6年前,本報曾在全國范圍內首家派出記者驅車千裡對中線工程實地采訪。今天,隨著這一工程建設進入高潮,本報再次派出記者沿線回訪調水源頭、沿途各省的工程進展、水源生態環境保護以及京津如何分配使用長江水等情況。
長江將從黃河下穿過
入了冬的黃河灘區已是一派枯黃,11月18日,冒著料峭的河風,跨越黃河大橋,本報記者專程奔赴南水北調中線工程最為緊要的穿黃工程隧洞工地。登高遠望,九曲黃河蜿蜒奔湧,浩浩蕩蕩昂首東去;眼前,大型攪拌車、推土機轟鳴不已,往來穿梭,忙碌不停……地上地下,一清一濁,中華民族兩條奔湧千年的母親河——黃河與長江,用不了多久,就將在這裡實現神奇的立體交匯……
九曲黃河在河南省滎陽市擺了一下『腰』,留下了一個叫孤柏嘴的小河灣。如今,這個無名的孤柏嘴已成為眾人矚目的『焦點』,為保水質,杜絕『交叉感染』,北上長江水將借助這個穿黃隧洞在此與黃河立體交叉通過,穿黃工程也因此被稱為南水北調中線的『咽喉工程』。
陪同記者采訪的工程師陸廣東告訴記者,穿黃隧洞總長4250米,如今已經掘進1428米,再有1200米,就將進入黃河河床底部,如今施工進入了壤土層,施工難度加大,平均每天只能掘進大約9.6米。
長江跨越黃河必須經過『U』形地下豎井實現。記者置身正在施工的豎井中,四周抬手所及都是冰冷堅硬的混凝土,整個豎井也像一個夯在地下的粗壯的水泥管道,就連井底都是厚厚的水泥。陸廣東告訴記者,將來工程完工,長江水就是從河床底下的隧洞流過去跨越黃河一路向北。他還告訴記者,因為豎井就在距離黃河河道不遠處,因此防止地下水滲入豎井成為最大的難題。黃河地下隧洞只有48米深,而北岸的豎井要挖掘到76.6米深。陸工程師說,隧洞以下的28.6米,就像是房子的地基,為的就是保證上面的48米隧洞的堅固。
長江穿黃河方案論證十年
據河南省水利專家介紹,穿黃工程位於鄭州京廣鐵路以西約30公裡處,於孤柏山灣李村附近橫穿黃河。南岸起點為河南省滎陽縣王村鄉王村化肥廠南,終點為黃河以北溫縣南張羌鄉陳家溝村西,總長19.3公裡。工程設計流量為265立方米每秒,加大流量為320立方米每秒。穿黃工程主要建築物包括南岸連接明渠、南岸退水建築物、穿黃隧洞、北岸河灘明渠、北岸連接明渠等,均按一級建築物標准設計施工。
記者了解到,從一開始,穿黃工程就有地上渡槽『飛渡』和地下隧道『穿越』兩個不同的設計方案。采用任何一種方式穿黃,跨度之長,難點之多,都是迄今為止國內水利工程所沒有的。在將近10年的技術論證過程中,過河方案優先考慮的是安全性、技術可行性和經濟性。隧洞穿黃方案,不影響黃河河道走勢,抗地震特性優越,且施工機械、技術成熟,最先贏得了國家有關部門的初步認可。南水北調中線管理局穿黃建管部綜合處處長王斌介紹,承擔國家南水北調中線工程規劃、設計任務的長江設計院,提出的隧道穿黃工程方案是從黃河河底27到32米深處,采用盾構開掘方式,在地下開挖直徑7米左右的過水通道,潛行4250米,從而將南北兩岸的水渠連接在一起。為了保障輸水安全,設計方案中特意設計出兩條隧洞線路,其中,兩條引水的穿黃隧洞是整個穿黃工程最引人矚目的控制性建築物,隧洞河底段長3450米,呈圓形斷面,單洞內徑7米。『兩條隧洞軸心直線距離28米,猶如兩條蛟龍,同時在黃河河底掘進。』王斌形象地說:『用「降龍十八掌」裡有名的招式「潛龍在淵」形容穿黃隧洞再形象不過了。』
挖掘隧洞的機器大如小火車
穿黃工程是南水北調的重點,而河底隧洞又是穿黃工程的重中之重,打孔的主角就是泥水平衡盾構機。這臺專門用於地下挖洞的『大家伙』是在德國專門定制的,『體格』強大如同一列小火車,刀頭、盾體、盾尾和附件4個部分連接,有100多米長、1600多噸重、9米高。盾構機一旦開始工作,就不能停止,除非機器出了故障,工人們只能每工作8-12小時倒班輪流休息。而且,由於它鑽在黃河的身子底下水下作業,因此整個施工過程是封閉的。工人們的一切都要在這個『大家伙』中進行,即使如廁也只能在它配套的衛生間裡進行(只能供男士小便)。此外,由於作業面空氣不流通,機器的後側連接了一個直徑1米左右的管道,負責往機器裡面送風、抽風,補充新鮮空氣。
這個專為河底施工所設計的泥水平衡盾構機,它的施工面就像把電動剃須刀,根據隧洞的直徑制作,穿黃工程使用的直徑為9米,中間是個電動轉盤,在轉盤上安裝有數組傾斜的刀片,盾構機工作時,能夠將施工面的泥土刮出,通過專用的傳輸帶,將泥土送出施工隧洞。而盾構機長度像一列小火車,在施工面的帶動下,緩慢地向隧洞深處挺進。盾構機作業期間,河面上的船只,地面上勞作的農民將『毫無知覺』。
據了解,此次穿黃工程所使用的盾構機刀片,雖然是經過特殊耐磨設計的,可還是無法應付作業過程中出現的石塊和樹根。而在盾構機前進過程中,又無法更換新刀片。經過設計者的反復推敲,最終決定,給這兩臺盾構機特別安裝了破碎設備。盾構機動力系統由10個110千瓦的電動機組成,相當於15輛捷達轎車的動力。在盾構機前進途中,如果檢測發現前方有大石塊或者老樹根,就立即暫停刀片的運轉,由『專殺工具』破碎設備就會領命出戰,在石塊或樹根被攪碎後,刀片纔能被再次啟動繼續前進。
雙層隧洞保安全舉世罕見
從黃河地下穿過的隧洞,面對的不僅僅是外部黃河水和河床對隧洞外層形成的壓力,穿黃隧洞內每秒320立方米的輸水量,左右岸渠與隧洞幾十米落差所形成的內部高壓,也會給隧洞內層施加一股向外的脹力。如何能保證已經開挖的隧洞不發生滲水、甚至坍塌呢?針對這種獨一無二的雙重壓力條件,長江設計院開創性地設計了內外兩層襯砌的雙層隧洞,兩層襯砌分別應付來自內外的壓力。這種結構形式在國內外均無先例,在采用盾構法施工的過河隧洞設計中,舉世罕見。
采訪中,穿黃工程項目部調度主任中國中鐵隧道公司工程師懷小剛也告訴記者,隧洞裡的盾構機每前進1.6米,就要停下來『喘口氣』,而此時施工人員最忙最累,他們要給挖出的隧洞安裝裝配式鋼筋混凝土管片,水泥管片寬1.6米,每片重約2.5噸,7片弧形的管片緊貼隧洞泥土層圍一圈,正好形成一個大圓,恰好能將挖好的隧洞填補上,再進行加固、灌縫等操作,一圈相當牢固的管壁就這樣安裝到位了,由於管片完全用鋼筋混凝土澆築,厚度達到40厘米,完全可以支橕整個隧洞的壓力,挖好的隧洞也不會坍塌。
坍塌被有效地預防了,可滲水呢?彈性密封材料和遇水膨脹材料派上了用場,通過它們管片間的接縫被堵得嚴嚴實實。
隧洞通水後檢修也很方便
黃河河底隧洞建成通水後,為了保證隧洞的正常運轉,就需要定時檢修,可隧洞卻在地下,這又如何檢修呢?采訪中,記者了解到,與黃河北岸一水之隔的南岸,水利施工部門也正在緊張地施工,邙山800米傾斜隧洞就是為此而特別設計建造的。按照施工設計規劃,3450米的直隧洞只允許有千分之一的傾斜度,而最後的800米傾斜隧洞,傾斜度高達4.91%。也就是說,在黃河南岸豎井的地下32米處,就要將盾構機工作面向上傾斜,到800米隧洞打通之後,盾構機就重新回到了地面。采訪中,水利專家告訴記者,按規劃隧洞建成後每年有15天到30天檢修期,每3年到5年將安排一到兩個月的大修,半年左右放空隧洞的水檢查一次。每次的檢修,就是傾斜隧洞大顯身手的時候。屆時,先將黃河南岸的隧洞入口處的閘門關閉,然後將隧洞內的水排出,檢修車就可沿800米傾斜隧洞直接開進黃河底下的直隧洞。
穿黃明渠寬是長城的10倍
6年前,記者曾在黃河邊孤柏嘴采訪,當時的黃河大堤下仍是綠油油的農田菜地,而今,隨著南水北調穿黃工程的進行,昔日靜謐的河邊,如今已喧囂一片,伴隨著穿梭的重型機械,寬闊的輸水明渠也一天天延伸開來。記者在采訪中看到,穿黃工程南岸地上明渠已經基本開挖到位,只待用水泥石塊護砌。接受記者采訪的水利水電十一局工程師宋彥波告訴記者說:『南岸開挖已經滿兩年時間了,穿黃明渠最寬近120米,約是長城寬度的10倍,最深處有20多米。整個水渠的水流動力是水位落差,地勢整體來看是南高北低。為保證水質,地上明渠修好後,將采取封閉式管理的方式,兩岸還將各栽植50米寬的防護林帶,連雨水、地表水也都將被截流排入黃河。』
一河之隔的北岸,穿黃工程隧洞潛行出地面後,也將『合二為一』,匯入一條明渠。記者注意到,黃河北岸的明渠施工進度比南岸要快一些,高聳的護堤像兩條巨龍橫亙豫北大平原,蜿蜒北上的護堤外,已經開始在襯砌護坡石,登上大堤,記者看到有碾壓機正在對明渠渠底進行最後的壓實工作,來自江蘇的施工工人陳軍告訴記者說:『壓實過後,他們將馬上對明渠內部進行護砌。』
三種情況長江黃河實現『交融』
南水北調中線建管局有關負責人接受記者采訪時介紹說,中線穿黃工程被稱為南水北調的『咽喉工程』,穿黃隧洞是穿黃工程的最大難點,也是我國穿越大江大河規模最大的輸水隧洞。工程建設不僅直接關系到黃河的防洪安危,也關系到中線一期工程的成敗。穿黃主體建築物設計洪水標准為300年一遇,主要建築物地震設計裂度為7度。
南水北調通水後,長江和黃河,這兩條世界矚目的河流將有機會『水乳交融』。中國水利水電第十一工程局承擔著穿黃工程中線南岸退水洞等項目建設重任。中線施工局黨委副書記張銳在接受記者采訪時介紹說,三種情況下,黃河水和北上的長江水將能夠相會。如果黃河出現旱情,長江水將通過一個退水洞注入黃河,『支援』黃河,實現相會。當穿黃隧洞需要檢修時,長江水將通過退水洞注入黃河,從而排空穿黃隧洞中的水對其進行維修。此時,黃河水和長江水將實現相會。第三,水量過多時,長江水可通過退水涵洞排進黃河,為泄洪分擔微薄之力,實現江水、河水共一色。