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南水北調工程建設者回訪中線穿黃工程

日期: 2017-09-13
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中國網9月12日訊 (記者 何珊) 9月12日,南水北調工程建設者代表來到鄭州市以西約30公里的孤柏嘴參觀中線的“咽喉”──穿黃工程。


從高空俯瞰,穿黃工程雄偉壯觀,兩條平行布置的隧洞目前過水流量為118.7立方米每秒。這個集中了南水北調工程建設者高度智慧的工程,正源源不斷地將南水從黃河底下安全輸送到北岸。


中線穿黃工程全長19.3公里,設計流量為265立方米每秒,主要建筑物包括南岸明渠、退水建筑物、過河建筑物、北岸明渠及交叉建筑物等。穿黃隧洞為雙線有壓隧洞,單個隧洞長4250米,內徑7米。


面對黃河河床游蕩、河槽深度沖淤、復雜地質條件、砂土地震液化、軟土震陷、隧洞滲漏、圍土穩定、大型超深豎井、長距離盾構隧洞施工以及輸水安全與長期運用等一系列技術難題,穿黃工程集中了當時國內盾構和隧洞施工能力最強的四家央企施工單位,強強聯合,組成兩大聯營體,分別承擔上下游隧洞的施工。


在工程建設過程中,參建各方先后攻克了北岸豎井施工、盾構機始發、隧洞盾構掘進、帶壓進艙更換刀具和修復刀盤等一系列難題,創造了76.6米深的井壁地連墻施工和單頭一次性掘進3450米精確貫通等多項國內記錄。2010年6月22日和9月23日,上、下游兩條隧洞盾構掘進分別貫通。


作為“十一五”國家科技支撐計劃項目課題——復雜地質條件下穿黃隧洞工程關鍵技術研究,開創了我國的數個第一:第一次采用大直徑隧洞穿越黃河,第一次在我國水利史采用泥水平衡加壓式盾構進行隧洞施工,第一次應用雙層襯砌的結構。


面對世界難題,建設者相繼開展了穿黃隧洞工作條件與建筑物型式、襯砌結構受力與變形特性、大型盾構工作豎井結構特性、抗震技術等8項技術攻關,開展了穿黃隧洞1:1仿真實驗,較真實地模擬隧洞水土環境和受力條件,驗證設計方案,提出優化措施,為整體提升技術理論水平提供實驗依據。


穿黃隧洞工程關鍵技術研究解決了13項關鍵技術難題。其中,穿黃隧洞抗震技術研究取得可喜成果,通過進行三維地震反應分析,證實在設計地震動作用下,隧洞結構基本安全;建立拼裝式管片結構接頭計算模型,以及外部土體與外襯的相互作用模型,并應用于穿黃隧洞襯砌結構設計。穿黃工程開工后,通過數項穿黃隧洞施工成熟經驗,以及穿黃隧洞1∶1仿真實驗研究成果,又進一步研究制定了穿黃工程輸水隧洞施工控制標準和措施,在穿黃隧洞工程施工和全線貫通中發揮了重要作用。


穿黃工程并非一帆風順。盾構機在掘進過程中,盾構機刀具磨損嚴重,建設者對刀盤修復區域進行加固,通過焊接增加30多把刀,在滾刀上增加合金柱,強化耐磨性能,以適應穿黃復雜地層的掘進。盾構掘進初期出現了管片破碎、錯臺量超出允許值、安裝困難等問題。經過數月反復研究和實踐,建設者改進管片結構型式、調整K塊偏轉角和插入角等。改進后的新管片拼裝順利,為國家節約了大量資金。


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