6月22日10时18分,河南荥阳,南水北调中线穿黄工地,“穿越号”盾构机经过720个日夜、4250米的掘进,顺利到达黄河南岸隧洞的进水口,这标志着国内最大的穿黄隧洞——南水北调中线穿黄上游隧洞全线贯通,清澈的汉江水将由此北上,与滔滔黄河十字立交,各行其道。这是国内第一次采用大直径隧洞穿越黄河,国内水利工程最深的盾构始发,隧洞双层衬砌的结构型式在世界前所未有……这不仅是空间的穿越,也是无数工程技术难题的穿越。

荥阳境内的黄河南岸,为南水北调中线穿黄河工程专门开凿的一条盘山公路。
在黄河下最深35米处,如何挖掘数公里长的隧洞?如何防范漏水和坍塌?技术难题是如何解决的?
黄河底部隧洞怎么挖?
直径9米的盾构机,挖洞就像电动剃须刀刮胡子
南水北调中线工程从长江支流汉江上的丹江口水库引水,沿伏牛山和太行山一路北上,在郑州市附近穿越黄河。
然而,要在黄河底部凿出两条长4250米的隧洞,每条隧洞直径7米,谈何容易!“穿黄不通,千里无功。”南水北调中线建管局局长石春先说,穿黄工程是南水北调中线的关键性工程,是整个干线工程的“咽喉”,也是技术难度最大的工程。
在黄河底部35米深处怎么挖隧洞?
中线河南直管建管部总工王江涛说,穿黄工程使用的盾构机直径达9米,总长度80米,重量达1166吨。盾构机前面有一个刀盘,刀盘上有145把刀片,刀盘旋转,把大块土体切成小碎块,就像电动剃须刀刮胡子。
据介绍,工程人员首先在黄河北岸开挖两个直径18米,深76米的竖井,然后从两口竖井中放置盾构机,2007年7月和2008年3月下游线和上游线盾构分别顺利始发,自北向南开挖黄河隧洞。
盾构机主机如同火车头,辅助部件像一节节车厢,盾壳钢板以抵抗地下高水土压力。工作时,后面的推进系统有14组千斤顶,总推力6034吨,千斤顶顶在已拼好的管片侧壁,牵引整台盾构机,以每天10多米的速度向前推进。
如何对付复杂地层?
随时调整技术参数,带压进仓更换刀具
“黄河河底千百年来沉积的胶结泥沙,结构复杂,甚至几百米一个样。”王江涛比喻说,穿黄盾构像在骨肉相连的一板肉上切割,不得不经常调整刀具的运行参数,摸着石头过河。
长江水利委员会勘测设计院副总工程师符志远说,盾构机每前进一段,就要提供一张地质纵向剖面图,告诉它前方是什么地质,应该采取哪些技术措施,如何调整技术参数。
王江涛说,盾构机的145把刀具,每种刀具“各司其职”,如切削采用大尺寸刮刀,减少开挖时产生细颗粒,适应带有砾石的土壤条件;先行刀和齿刀布置在刮刀前面,可预先松动刮刀前的土壤;铲刀用于清理外围开挖的渣土;滚刀用于对硬物的开挖等。
盾构机刀具不可避免地会受到磨损,刀片崩了怎么办?中铁十六局项目部副经理吴庆红说,带压进仓检查盾构机、更换刀具,生产人员要在相当于水下35米的压力的环境下作业。经过专业培训的进仓人员,共完成1600多人次、400多仓带压进仓作业。
另外,技术人员通过焊接增加30多把刀,降低了刀具磨损程度,在滚刀上增加合金柱,强化了耐磨性,适应穿黄复杂地层的掘进。 |