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记者追问南水北调中线工程河南段“八大难题”

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发布时间:2014-08-05 08:51:35

南水北调中线河南段水渠蜿蜒北上,终点至河北漳河,全长731公里。

195210月,毛泽东主席视察黄河时,说出了一句日后改变中国水利版图的想法:“南方水多,北方水少,若有可能,借点水来也是可以的。”如今,想法即将化为现实。

一路走来,千里长渠穿山越岭,跨江渡河,可谓历尽艰险。如此浩大的历史性工程,不仅创造了无数的世界之最,更凝聚着建设者们的智慧与辛劳。

今天,北京晚报记者将带您探寻“南水”何以“北调”,见证南水北调中线工程河南段731公里的“八大难题”。

难点渠首

地点 淅川县

“水龙头”已开闸 充水试验进展顺利

淅川县九重镇陶岔村,一座位于豫西南的小村庄,因为“渠首”而变得不凡。

四十年前,引丹灌溉工程以此为源头,而这正是南水北调迈出的第一步。

四十年后,176.6米的新坝巍然屹立,将成为千里长渠的“水龙头”。

站在坝顶眺望,清澈的丹江水蜿蜒而来。73日上午1058分,闸门缓缓提起,标志着南水北调中线一期工程黄河以南段总干渠开始充水试验。

“坝前是引水渠,渠底海拔140米,目前水位142.29米,实际水深2.29米。从这里到北京设计水深是7米,也就是说,水位达到147米可以通水。为了确保常年调水,设计的正常水位是150米,最高可以达到170米。”淅川县副县长辛泽涛介绍道,“现在丹江口水库的入库水量大于出库水量,正在蓄水中,汛期会持续到9月底,水位将继续上涨。”

“充水试验主要用来检测干渠是否存在垮塌、渗透,目前进展顺利。”南阳市南水北调办公室纪检组长党俊伟表示,“此次试验从这里开始,止于郑州市须水河节制闸,工程全长约447公里,约用水1.2亿立方米。”

难点湍河渡槽

地点 邓州市

“千里干渠第一跨” 1.5小时可注满昆明湖

中线干渠自渠首向东北延伸,行至数十公里以外的邓州市十林镇、赵集镇之间,将与流淌千年的湍河相遇。为确保水质,干渠全程不与任何河流交汇,或从上方渡槽跨越,或从下方隧洞穿过。也正因此,这里有了被誉为“千里干渠第一跨”的湍河渡槽。

“所谓渡槽,其实就是走水的高架桥,南水北调的水沿水槽从湍河上方渡过。”在项目经理陈谋建的身后,三条1030米长的U形渡槽并行横跨,其下17米正是水清草美的湍河。正式通水以后,每秒将会有350420立方米的丹江水从这里流向北京,“5秒钟可以注满一个标准游泳池,1.5小时就能注满一个昆明湖。”

陈谋建与同事们为渡槽挑战了许多“第一次”。尽管国内矩形渡槽施工工艺更成熟,但为了更好的过水能力,他们选择了难度更大U形渡槽。“两个墩子之间是一跨,单跨就有40米长,一节槽身重达1600吨,没有吊车能够吊得起来,只能采用原位现浇。”

为此,施工方采购了三台造槽机,每台造价1500万,后期维护费用还要300万。陈谋建说,“像造槽机原位现浇这样的施工工艺都是第一次尝试,没有任何先例可供参考,只能边摸索边施工。”

2012年,湍河渡槽工程进入了施工关键期,一直驻守工地研究方案的陈谋建甚至没能在儿子出生的第一时间赶到妻子身边。也正是在这一年,他与同事不仅使单个槽身施工周期从50余天缩短至32天,而且确保槽身质量大大提升,建成了世界上最大的U形输水渡槽,也是目前国内同类工程中单跨跨度最大、单跨过水断面最大、单跨重量最大的输水工程。

难点膨胀土段

地点 南阳市

攻克“工程癌症” 解决渠道滑坡

在南阳的一些农村地区,泥瓦匠们常常会遇到一桩“怪事”:盖好的房子没过多久,墙体便会出现裂缝。遇到这种情况,泥瓦匠们只能自认倒霉。事实上,裂缝的出现并非手艺问题,而与地基的土质有关。这种土在工程建设上叫做“膨胀土”,遇水膨胀,失水收缩,是世界公认的“工程癌症”。

“如果用膨胀土修建干渠,容易出现滑坡、变形甚至垮塌”,河南省水利第二工程局南阳膨胀土试验段二期工程项目经理朱建军对此深有体会。据了解,南水北调中线总干渠穿越膨胀土渠段累计近400公里,约占总干渠长度的27%,尤其是沙河以南至陶岔渠段,膨胀土渠段占该段渠道长度的75%。能否攻克这一难关,直接关系到整个工程的成败。

专家组选取了膨胀土结构最为复杂,且兼具地下水问题区域进行试验,自20081128日开工以后,先后尝试了4种方案。最终,在膨胀土中掺入3%5%比例水泥,经过晾晒、粉碎、拌和,将膨胀性降下来的水泥改性土方案获得了认可。“在一些高风险段或强膨胀区,还要打抗滑桩或采用坡面梁支护体系防止滑坡,用混凝土衬砌进一步防渗。目前已经在全段膨胀土地区推广。”朱建军站在信臣大桥上,指了指桥下干渠中一些隐约可见的白色管子说,“这些管子接上逆止阀以后,地下水可以上来,但渠道水下不去,也是解决地下水问题的一记妙招。”

难点方城六标

地点 方城县

奋战700多天 挑战最难工段

沿着干渠继续北上,中线工程在方城垭口再遇“拦路虎”。2011315日开工的方城六标,短短30个月的合同工期内,摆在项目经理陈建国面前的是最难啃的7.5公里——除了膨胀土,还有高渗水地层、淤泥带、流沙层、硬岩等复杂结构。一千多年前,宋朝的襄汉漕渠正是因为此处地势悬绝而搁浅。

让陈建国头疼的还有天气。“混凝土衬砌只有10厘米厚,风力在三到四级以上就会迅速刮干,容易有裂缝。而这里恰恰是风口,只能看天干活。”比风更可怕的是说下就下的暴雨。采访当天,明明下午还是40摄氏度的骄阳似火,到了晚上八九点钟,就立即转为电闪雷鸣,瓢泼大雨。“南北暖湿气流交汇,又是桐柏山脉与伏牛山脉的分界点,还是长江流域与淮河流域的分水岭,这样的水文地质条件导致方城一直是暴雨中心。”陈建国说。

由于需要制作水泥改性土,遇上含水量大的土就得先晾晒,“可遇上一场雨,就全变泥巴了,而且经过翻松的土再想让它干,放十天都未必能行。”陈建国为此先后买来40多万元的塑料布,把堆放在渠道两边的填筑土料全部盖上,大大加快了工程进度。

2012年初到2013年底的700多个日夜里,陈建国几乎从未离开过工地。也正因此,竟然未能在母亲临终前见上最后一面,成了一辈子无法弥补的遗憾。为了不再让悲剧重演,他索性将老父亲接到工地,“这样起码能经常见到,他看我干这么大的工程,也觉得骄傲,精神头好多了。”“等工程结束,我想带着一家人到北京看看,再到渠里打一桶水,给母亲上坟。”身材瘦削的陈建国嗓音沙哑,眼角有些湿润。

难点沙河渡槽

地点 鲁山县

万米“巨龙”创世界之最

过了方城县,干渠也宣告离开了全线干渠最长的省辖市南阳。进入平顶山市鲁山县不久,开阔的河滩上方出现了一条白色“巨龙”,绵延不尽,煞是壮观。这条“巨龙”,便是世界上综合规模最大的渡槽工程——沙河渡槽。

相比起湍河渡槽而言,总长11.9公里的沙河渡槽不仅更长,而且结构更为复杂,“过水断面由梁式渡槽、箱基渡槽及落地槽三种结构形式组成。”平顶山项目部副部长于澎涛告诉记者:“其中梁式渡槽的U形槽身单个重达1200吨,近4层楼高,槽身厚度只有35厘米。”

如何把这些既重又薄的槽身拼接起来?技术人员尝试了“槽上运槽”的新招数。“单个槽身完工以后,把架槽机设在基墩上,然后把槽身沿着已经放好的渡槽运过去。”这种施工技术,在整个水利工程建设中尚无先例。此外,为了确保“滴水不漏”,技术人员还采用了后装止水的先进工艺,于澎涛指着两段槽身中间大约五厘米的黑色连接缝解释说,“槽身放置的时候,会预留这样一道空隙,用橡胶填充,刷上防渗涂料,试验以后止水效果很好。”

难点穿黄工程

地点 荥阳市

长江黄河相见不相交

河南省会郑州以西30公里,南水北调中线干渠将载着长江水与母亲河相逢于此。这一次,干渠选择了从水下穿过。穿黄工程被视为南水北调中线的咽喉,正所谓“穿黄不通,千里无功”。

工程人员首先要在黄河北岸打一口深达76.6米的竖井,“这是国内目前最深的地下连续墙,工艺要求很高。如果结合不密实,施工时就会涌水涌砂。”穿黄工程运管处副处长梁单禹向记者介绍,挖到40米深时出现大量渗水,所幸果断撤离,没有造成伤亡损失。最终通过水下开挖,用5米厚的混凝土封住了漏水孔。

困难远不止于此。全长19.3公里的穿黄工程中,最难的当属4.25公里的穿黄隧洞段。“挖隧洞的原理跟地铁相似,修建地铁用的是土压平衡盾构机,但穿黄既要考虑土压,又要兼顾水压。”尽管前期做了大量准备,但最担心的涌水涌砂问题还是未能避免。“当时情况特别紧急,几位经验丰富的专家慎重分析认为,不会造成灾难性的破坏,于是带领工人一同继续作业。”回忆起这段经历,梁单禹依旧觉得紧张刺激,“当时如果不立即采取措施,涌水涌砂把盾构机埋起来,一台盾构机就要一个多亿!而且一旦埋住,竖井就算废了,短时间内很难再选出合适线路。”后来工人看到领导都在现场参与抢险,情绪平复,对钢管进行焊接加固,注入快凝的水泥浆,终于化险为夷。

还有更大的挑战。“当时从德国公司采购设备时,预计可以一次打3450米,结果盾构机掘进1700米左右以后,刀盘磨损严重,必须予以修复。对方开出几千万美元的天价,我们只能自己想办法。”梁单禹说,工程队派出30名技术精、体质好的干部去航海大学学习带压进舱维修技术,两个多月以后学成归来。先由航海大学专家带着下去修了两次,之后就可以自行修复。“专家下去一次要一万块钱,我们的人只要五百块,大大节约了成本。”

从横跨渠道的大桥上俯瞰,两侧护坡多达四层。“这里是南水北调河南段开挖最深、最宽的一段。”梁单禹指着桥下不远处的隧道口说,“隧洞双洞平行,内径均为7米,距离黄河水最近的地方只有23米。”

难点高填方

地点 焦作市

多重保险应对“地上悬河”

干渠穿过黄河,来到焦作。12.9公里的焦作一段工程,是整个南水北调中线工程中唯一一座穿越中心城区的明渠工程。为什么要选择穿城而过,而非绕城?河南省南水北调焦作建管处处长胡国岭解释道:“焦作城北是太行山,穿山投入要比穿城多花36亿;城南地势较低,要把干渠抬高到地面以上18米,风险较大。”焦作不得不建起“地上悬河”穿城而过。

“干渠自陶岔渠首到北京团城湖全线自流,落差仅有99米,沿线坡度必须精打细算。为满足调水要求,只能对地势低洼的渠段进行填筑。焦作城区渠堤高出地面6米以上的高填方段长3598米,平均高度在10米左右,最高处有13米。”胡国岭强调,“渠底高、流量大,一旦出现透水跑水事故,后果不堪设想。”设计人员因此为干渠上了“多重保险”。焦作一段三标常务副经理田源告诉记者,“比如,对高填方段的渠堤加宽3米,将渠道内部的衬砌从8厘米增至10厘米,渠堤增设防渗墙等。”此外,在整个焦作城区,总共设置了两个退水闸,一旦出现险情,可以随时退水减压。

难点穿漳工程

地点 安阳市

豫冀交界处 设置拦冰索

北上安阳,中线干渠也就到达了河南段的最后一站。三个月以后,丹江水将越过这里的漳河进入河北。穿漳工程也成为干渠在河南境内最后一项“超级工程”。

65日起,南水北调中线一期工程黄河以北段总干渠已经开始进行充水试验。来自岳城水库的一泓清水让通往漳河的干渠多了几分灵动之气,一群水鸟“扑棱棱”地从水面掠过。渠道坡下约百米左右的地方全部设有一人多高的绿色隔离网,每隔一段距离便挂有“禁止入内”等字样的警示牌。

沿着渠道旁仅容一车通过的小路前行,可以看到不远处高高耸立的绿白相间建筑物横亘在干渠上方。

“由于地下水位比较高,当时可没少费工夫。”穿漳管理处负责人栗宝山谈道:“穿漳工程河床下70多米深是砂卵石冲积层,像个漏斗,一个点抽水,周围的地下水都会流过来。后来,工程采用了防渗帷幕与井点降水相结合的施工方案。在施工区域周围,像梅花桩一样,钻下七八十米深的孔,然后灌入水泥泥浆形成防渗墙。”

站在控制闸门建筑平台上望向干渠,一排青灰色铁桶连成的锁链引起了记者的注意。“这个是拦冰索。因为穿漳工程位置靠北,到了冬天气温较低,为了防止冰块进入隧洞影响调水,所以在这里专门设了一道‘机关’。”办事员周彦军解释道:“入口东侧有退水排冰闸,被拦住的冰块可以从这里排入漳河泄洪道。在进口检修闸上,有100多吨的平板钢闸门,上面也装置有融冰系统,避免防水系统被冰块损坏。”

从控制闸门处向北远眺,周彦军指着漳河对岸的建筑向记者介绍,“那里就是河北了,距离这里只有600多米。”

再过不久,甘甜的丹江水就将从漳河之下,涌入河北,送至京津。

来源:北京晚报

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