大江北去穿喉過

馮春久

1月8日下午，在黃河北岸溫縣境內，逶迤壯觀的南水北調渠道蜿蜒在河灘上，亮麗的“水泥白”在落日的余暉下閃閃發光。

這是中國水電四局承建的穿黃III標，一直被譽為渠道襯砌的樣板工程，并在全線推廣專項檢查時現場抽檢襯砌土工膜焊接工藝合格率達100%。南水北調中線工程鄭焦項目部工管處穿黃工程現場辦工程師祝亞平說，2013年11月29日上午，南水北調中線穿黃工程北岸豎井檢修房混凝土倉號順利通過四方聯合驗收并開盤澆筑，這標志著史上最宏大的江河穿越——穿黃工程，經過8年苦干，順利完工。目前，正在進行工程后續的各種完善工作。

來自丹江口水庫清澈甘甜的水，經過南陽、平頂山、許昌等地，跨越20多座渡槽，進入鄭州后被黃河攔下。丹江水要從滾滾黃河之下穿過，工程難度之大可想而知。穿黃工程，既是南水北調中線一期工程總干渠跨越黃河干流的特大型交叉建筑物，也是總干渠上規模最大、單項工期最長的關鍵性工程，其任務是將中線調水從黃河南岸輸送到黃河北岸，之后向黃河以北地區供水。它的順利完工，對于實現國務院南水北調建委會會議確定的2014年汛后通水的目標有著非常重要的意義。

長江水穿越黃河水，這個人類歷史上最宏大的穿越大江大河的水利工程，所遇到的技術問題，是當今地下工程最前沿的核心難題。

穿黃工程位于鄭州市以西約30公里孤柏山灣處，全長19.304公里，設計流量每秒265立方米，加大流量每秒320立方米，工程靜態總投資29.0067億元。設計單元劃分為25個單位工程，其中16個水工單位工程、7個橋梁單位工程，2個35kV永久供電線路單位工程。

祝亞平介紹，2005年9月27日，穿黃工程開工，成為南水北調中線工程河南段第一個開工的項目。主體工程由南、北岸渠道，南岸退水洞，穿黃隧洞，工作豎井，北岸防護堤，北岸新、老蟒河交叉工程以及孤柏嘴控導工程等組成。

南岸明渠長4628.57米，為深挖方渠道，渠道邊坡最大坡高超過50米。土體為黃土狀粉質壤土，滲透系數較小，地下水位又較高，大部分高出渠底30米左右，若開挖速度過快，土體內的孔隙水壓力不能及時消散，滲透作用將有可能引起邊坡失穩。施工中降水工程量特別大，最深的降水井打到地下40米。

北岸明渠包括北岸河灘明渠和北岸連接明渠，全長約9.97千米。北岸河灘明渠位于黃河北岸河灘上，長6127.5米，為高填方渠道。渠底寬度8米，渠底縱坡1/10000，邊坡內外坡比均為1：2.25，最大填方厚度為9.7米，其間還有新蟒河渠道倒虹吸和老蟒河河道倒虹吸等交叉建筑物。北岸連接明渠位于黃河以北階地，長3840.53米，為半挖半填渠道，過水斷面與河灘明渠相同。

渠道工程土方采用挖掘機開挖、自卸汽車運至棄渣場。回填采用汽車運土、推土機平整、凸塊振動碾碾壓。渠道面板采用現澆混凝土，襯砌板下鋪復合土工膜防滲。渠道襯砌施工采用襯砌機為主、人工襯砌為輔的施工方法，包括渠床整理、永久排水系統安裝、砂礫石墊層鋪筑、保溫板鋪設、復合土工膜鋪設、混凝土澆筑、伸縮縫切割、聚硫密封膠打膠等8道工序。

穿黃隧洞段包括邙山段和過河段，全長4250米，采用雙洞平行布置，軸線間距為28米，隧洞直徑7米。隧洞軸線豎向布置南高北低，南岸始端斷面的中心高程為72.45米，北岸末端斷面的中心高程為67米。邙山隧洞段全長800米（含南岸施工豎井內連接段長度），為斜洞段，坡度為49.107‰，上端斷面與進口閘室相接，下端與過河隧洞相接。過河段全長3450米，由北向南由2‰變為1‰，通過北岸豎井彎管段與出口建筑物連接。

布置在南岸的退水建筑物包括閘前段、閘室段、退水洞、出口消力池與泄水槽等，共長1019.21米。穿黃工程項目經理丁兆森說，退水洞雖然只有790米，打通卻花費了6年多時間，一個月才能打通10米左右。其洞身處在沖積層黃土狀粉質壤土、古土壤和粉質壤土層中，土體大部呈軟塑狀，地下水位高出洞底板29.5米，開挖中發生了3次較大的支護變形和8次嚴重塌方。先后變換了三臺階臨時仰拱法、雙側壁導洞法、敞開式盾構法等工藝工法，最終于注漿加固的土體內實現安全貫通。

工作豎井作為穿黃工程的重要部分，擔負著穿黃工程過黃河隧道段盾構法施工的盾構始發工作和北段彎管段的施工任務。北岸豎井內徑16.4米，外徑21米，兩豎井中心距28米。豎井開挖深度達50.1米，采用1.5米厚的地下連續墻圍護結構。豎井位于黃河灘內，地層主要為砂層，自凝灰漿墻和地下連續墻深度均超過了75米，遠遠超過了一般灰漿墻、連續墻的深度，在國內尚屬首次施工。施工中，采用先進的設備成槽、套銑接頭工藝、大型設備配套吊放鋼筋籠和直升導管灌注混凝土的施工方法，順利完成了國內最深的地下連續墻施工，較好地保證了地下連續墻的完整性。

穿黃工程是在泥沙、淤泥等復合沉積地層中，在飽和水位下埋深最大的穿越黃河的輸水隧道。打通隧洞，是整個穿黃工程的重中之重。

中鐵隧道葛洲壩聯合體項目部承建穿黃工程2A標，重點工作是打通隧道。項目部總工程師趙曲斌說，在黃河河床下30多米的地方，穿黃工程的兩條隧洞內徑均為7米，長4250米。打通隧洞用的是巨型盾構機，這既是我國第一次用泥水平衡盾構機進行施工的水工隧道，也是世界上首次采用盾構的方式穿越大江大河，全無先例可供借鑒。

2007年7月8日，盾構機從黃河北岸50米深的豎井下始發。按照設計，盾構機始發后，將一鼓作氣穿過黃河。然而，行進不到1000米，問題就出現了。盾構機排出來的泥漿中有油管和刀具，還有刀盤上的輔助材料。這意味著盾構機的刀具和刀盤都出現了問題，必須馬上檢修。此時刀盤已在隧洞的最前端、在黃河下面的淤泥里，上面是相當于30米高水流的壓力。德國盾構機生產廠家的專家被請到現場，但他們開出了大價錢，單單一個操作工人，一個月的工資就接近20萬美元。項目部決定依靠自己的力量進行技術攻關，經過長達一個多月的艱辛探索，終于找到了一個切實可行的解決方案：采用三軸攪拌樁對刀盤修復所需區域進行加固。通俗地說，就是在刀盤和淤泥之間形成一個55厘米大小的空間，從盾構機前艙門進倉檢修。也就是帶壓進倉修復，這是相當危險的一項工作。刀盤上一個滾刀就有150多公斤重，齒刀也有75公斤左右。在狹小的空間里，技術工人用風鎬和工兵鏟一點一點地把泥土鏟開，五六個小時才能挖出一把刀。直到7個月后，盾構機又開始恢復掘進。

穿黃隧洞外襯通過管片拼裝形成，利用壁后注漿、泥水分離方式保證管片與開挖土體之間密實；穿黃隧洞內襯通過鋼筋安裝、止水施工、模板施工、混凝土澆筑等而成，為目前國內外最薄的環向有粘結的后張法預應力鋼筋混凝土結構，采用C40W12F200預應力混凝土，厚度為45厘米，混凝土標準分段為9.6米；采用鋼模臺車作為模板，附著式和人工振搗結合方式進行澆筑。

隧洞內襯有18道工序，厚度僅為45厘米，相比一般內襯60厘米的標準來說，難度非常大。每倉長9.6米，光鋼筋就需要6個型號，且每層不同樣的鋼筋形狀就有60多種，重3.6噸。更困難的是，對鋼筋綁扎的精確度要求非常高，正負誤差不能超過10毫米。第一倉開始時，工人不分晝夜綁扎了15天，結果驗收時還是不合格，只好拆掉重新綁扎，現場模擬培訓。

混泥土澆筑更是難上加難。由于內襯鋼筋密集，特別是錨具槽處鋼筋特別密集，用常規的水工隧洞二次襯砌鋼模臺車的施工工藝，已無法保證內襯混凝土澆筑密實。通過研究及地面模擬試驗，最終采用 “模板多開孔，從下向上、從中間向兩側、左右對稱均衡布料，左右兩側布料高差不能超過100厘米。從底板至高位槽頂采用30～60厘米/層的布料高度”的多窗口布料方式（整個臺車布置有45個進料口）；采用“腰線以下采用插入式振搗為主，附著式振動為輔，腰線以上以附著式振動為主”的振搗方式。趙曲斌說，光試驗就用了一年多時間，無數次的仿真模擬試驗，終于從最初的20天澆筑一倉發展到3天澆筑一倉，達到了“滴水不漏”的施工標準。試驗成功之時，不知多少人都在現場激動得熱淚盈眶。

面對穿黃工程一系列的世界級難題，建管單位成立攻關小組全力破解，先后攻克了7項在國內外具有挑戰性的技術難題。中線工程鄭焦段項目部部長郭永峰說，穿黃工程的順利建成，實現了南水北調中線干線工程的咽喉貫通，這是南水北調系統上下協同、地方政府積極支持、現場參建單位努力拼搏的結果，更是我國水利建設者自主創新、頑強奮斗的結果。

穿黃工程南岸為鄭州市的滎陽市，北岸為焦作市的溫縣。穿黃工程征地涉及滎陽市、上街區、鞏義市、溫縣、沁陽市5個縣（市、區）的6個鄉鎮35個行政村（單位），征地總面積8531.3畝，其中永久用地4083.5畝、臨時用地4447.8畝，征遷和環境協調工作涉及近萬名群眾。建管單位充分依靠地方各級政府及征遷機構，建立征遷協調聯席會議機制，共同營造文明和諧的建設環境。施工單位積極開展與縣、鄉、村和諧共建，規范管理、文明施工，主動修筑便民道路、鋪設灌溉管道、給群眾送水、促進當地群眾就業增收；焦作市各級政府及征遷機構強化協調機制，加強政策宣傳工作，貼近一線解決具體征遷問題，先后協調解決了北岸土料場、北岸3號路、新增陳家溝排水、臨時用地延期、新增仿真模型實驗用地、新蟒河新增用地、軍地灘棄渣場土地堿化處理、新增北岸公路橋占地、新增南張羌倒虹吸工程占地、新增移民連接路增加等變更問題。工程建設者與鄭州市、焦作市各級政府和調水部門同呼吸、共擔當，團結協作，奏響了和諧共建的優美樂章。

在工程建設的3000多個日日夜夜里，建設者人人爭先，展示了南水北調人高度敬業和忘我奉獻的精神。更加難能可貴的是，人工開辟的穿黃工程沒有出現一起質量事故；歷經千百次檢測，質量優良的紅旗始終高高飄揚，成千上萬名建設者矢志不渝，用一腔熱血澆筑出了我國水利工程史上的“質量奇跡”。