丹江水自渠首而出,一路自流向北,黃河成為阻擋南水北去的天然屏障。作為南水北調中線工程的“咽喉”,穿黃工程開邙山、破泥沙、出河灘,排除萬難穿越黃河,成就了中國南北兩大河流——長江與黃河在中原大地的歷史性“聚首”。
在鄭州向西約30公里的黃河孤柏嘴,從空中俯瞰,南、北岸像放置了兩把琴身相對的巨大“吉他”,雖然看似分隔黃河兩岸,但在河床下30米深處,兩條4250米長的穿黃隧洞卻將兩岸緊密相連,長江水就是通過這兩條穿黃而過的隧洞,一路向北。
穿黃過河隧洞進口為斜井、出口為豎井,退水設施位于黃河南岸,利用倒虹吸原理,靠水流自身重力差,由南向北流向出水端,一期工程設計流量為265立方米/秒,加大流量為320立方米/秒。
南水北調干渠跨越黃河是采用凌空飛架渡槽方案還是開鑿河底隧洞方案曾引發爭議。南水北調中線建管局局長石春先說:“兩個方案在技術上各有利弊,但河底隧洞(方案)更符合工程實際。”相比之下,河底隧洞可免受溫度、冰凍、大風等不利因素影響,耐久性好,檢修維護相對簡單。
穿黃隧洞在黃河底部最大埋深達35米,如何保證隧洞承受水壓,這個技術難題不僅在國內水利工程建設中無先例可循,在國際水利工程界也難有借鑒。
“要開工必須先 下地 。”南水北調中線建管局副局長鄭征宇說。施工單位首先在黃河岸邊開鑿了一個施工豎井,將盾構機分部件運進施工通道,在地下組裝后進行隧洞挖掘。
“穿黃工程盾構機及刀具,都是根據穿黃施工條件量身定做的。” 穿黃工程建管處副處長梁單宇說。穿黃工程選用的“穿越號”盾構機是泥水加壓平衡盾構機,直徑達9米,盾構機前面有一個裝有140多把刀片的刀盤,將施工面的泥土刮出,通過豎井輸送出來。為了防止施工工程坍塌,盾構機推進系統有14組千斤頂,總推力6034噸,千斤頂頂在已拼好的管片側壁,牽引整臺盾構機以每天10多米的速度向前推進。
梁單宇介紹,穿黃過河主體建筑物按黃河300年一遇洪水設計,按1000年一遇洪水校核,而北岸河灘明渠及新、老蟒河交叉建筑物,按100年一遇洪水設計,按300年一遇洪水校核。
為確保工程安全,穿黃隧洞建成后,每年將有15天—30天檢修期,每3年—5年將安排一次大修,平均每半年放水檢查一次,雙洞隧洞內直徑達7米,檢修時維修車輛可直接駛入隧洞。
據了解,穿黃隧洞是國內第一條穿越黃河的輸水隧洞,工程地下連續墻厚度和深度均居當前國內之最。此外,施工中還開創了我國水利水電工程水底隧洞長距離軟土施工新紀錄。
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