邢小俊
如夢一般,我在莽莽秦嶺的地心深處撿到一塊銹跡斑斑的生鐵,一塊被千萬次執著打擊而嚴重變形的生鐵……
丁酉年春,我和幾位國、省級的中醫專家赴引漢濟渭工程秦嶺隧洞嶺南段、嶺北段正在掘進的隧道工地義診,且近距離現場感受了凝聚人類智慧精華的龐然大物TBM——全斷面硬巖隧道掘進機,這條“鐵龍”是為此特殊工程量身打造,是機、電、液、水、氣等系統集成的裝備。隧洞里,所有人都只穿汗津津的顏色不明的短褲,空氣、蒸汽與汗水黏在一起,燈光灰黃,巖石真切,碎石飛濺,揮汗如雨……影影綽綽中,有人用肩部緊頂一個鉆機,身子傾斜得幾乎與地平行,他身上的肌肉同機器一個頻率地顫抖著掘進----這是肌肉與巖石的較力!有人用鐵锨不斷把這些從未見過天日的碎石鏟進讓人眩暈轉動的履帶……每塊肌肉都緊繃著,每個面孔都猙獰著,每個人都與自己心底的敵人作戰。他們如同鬼魅,置身于大山的深處--哦,不!準確地說,他們置身在秦嶺的腹部!在距離山頂2000余米地心的另一個世界里緊張地舞蹈!走馬觀花之際,我和專家們的心扉深深被這座被稱之為“陜南小三峽”的工程布局所震撼,對晝夜奮戰在工地上的建設者們肅然起敬。
興陜之要,其樞在水。渭河是陜西的母親河。她從大山的夾縫中猛地一躍,跳脫群山的包圍傾瀉而出,泥沙沖擊而成的關中平原肥沃豐饒,八百里秦川大地應運而生。兩千余年前,一條大型灌溉渠在渭河之北開工興修,這項被后人稱作“鄭國渠”的水利工程,西引涇水東注洛水,灌溉著秦國四萬余頃良田。鄭國渠形成的關中平原灌溉系統,孕育了平原的燦爛文明,河道水流充沛,河畔土壤肥沃,為秦軍南征北戰提供了有力的后勤保障。秦滅六國,一統天下,泱泱大國的歷史由此展開。千年過去,如今這條母親河依然靜靜流淌在三秦大地上,卻已被諸多問題縈繞。無論歷史如何變遷,在千百萬秦川兒女心中,關于渭河的復興夢想,卻始終未曾抹去……
為緩解關中渭河沿線城市和工業缺水問題,2014年籌建引漢濟渭工程。引漢濟渭工程是“陜西歷史上規模最大、影響最為深遠的戰略性、基礎性和全局性水資源配置工程”,工程地跨黃河、長江兩大流域,橫穿秦嶺屏障。項目分為調水工程、輸配水工程。調水工程由蓄水水庫及秦嶺隧洞,即陜西漢中境內漢江上的黃金峽水庫、漢江支流子午河三河口水庫,總長98.3公里的秦嶺輸水隧洞。輸配水工程由南干線、過渭干線、渭北東干線和西干線組成。
“引漢水入關中,秦嶺是引漢濟渭工程最大的屏障。秦嶺輸水隧洞近100公里,要打穿它需要中國乃至世界最先進的技術。中國人第一次從底部洞穿了世界十大主要山脈之一的秦嶺,這是人類的首次嘗試。”陜西省引漢濟渭工程公司總經理杜小洲介紹。輸水工程不像是修建鐵路和公路那樣可以翻山越嶺,水向低處流的自然規律要求輸水線路必須是從高向低。隧道所選線路盡管是在特定高程上穿越秦嶺的最短走線,但其長度依然位列我國在建和擬建隧道工程的前茅。特別是穿越秦嶺嶺脊段的最大埋深達到2012米,兩端對打的主洞最長施工段達到41公里,這些指標在國內已有工程中是首屈一指。這樣的長度和埋深帶來的是一系列施工技術難題和建設管理的高難度,其整體工程無論是建設規模、施工條件還是技術難度,都正被國際工程界所矚目。
通俗地講,引漢濟渭工程需要鑿通秦嶺,把滔滔漢江水引入水資源嚴重短缺的渭河中來,從而實現前人夢寐以求的長江水系與黃河水系之聯通。在數億萬年的秦嶺底部開鑿兩千多米埋深的隧洞,造一條長河,就像是打開一個從未開放過的史前世界,高古而靜謐,幽遠而神秘。其近百公里長的秦嶺輸水隧洞便是這一巨作的紐帶。
秦嶺輸水隧洞正是引漢濟渭工程中最難啃的“硬骨頭”。經常性產生的巖爆、涌水加劇了施工難度,同時,通風、出渣等一系列技術難題,如同一個個“攔路虎”橫陳眼前,綜合難度堪稱世界第一。其中,穿越秦嶺主脊段全長約34公里,受地質地形等條件影響,無法采取傳統鉆爆法施工,工程引進了兩臺國際最先進的全斷面隧道掘進機(TBM),從秦嶺南北相向掘進,共克天險。
異于其他情境下的施工隧洞,嶺南、嶺北兩處隧道工地洞內濕度之大、溫度之高難以想象。隨同進洞的攝影師有這樣一番描述:“眼鏡片全是霧氣,剛剛擦拭干凈,卻發現相機的取景器也是霧氣騰騰。等把取景器擦干凈,眼鏡片上又蒙上了一層水霧。無奈只好大致估焦憑經驗盲拍,但還是一片混沌,原來鏡頭前裝著的UV鏡也如同降霜一般一片白茫。手中的相機突然死機,相機肩屏不時出現‘無法連接電池信息的字樣。防水和密封設計絕佳的機器頻頻罷工足可見施工環境的惡劣。”
雖然TBM適用于山嶺隧道硬巖掘進,以代替傳統的鉆爆法,在相同條件下,其掘進速度為常規鉆爆法的4-10倍,被稱為掘進機之王。然而,面對秦嶺復雜地質構造,即使國際最先進的設備、最專業的技術團隊,依然是困難重重,掘進速度不盡如人意。特別是全長18.3公里的嶺南TBM標段是制約引漢濟渭輸水隧洞的“卡脖子”工程,最大的特點就是“硬”,是世界上最復雜、最困難的地質之一,巖石以石英巖和花崗巖為主,強度極大,好似鋼板一塊,刀具磨損量巨大。
嶺南TBM三號洞項目部土木副總工文斌告訴我們,在掘進過程中,每天最多時要換20多把刀,而一把刀的成本根據類型不同就高達3萬至6萬元。三號支洞TBM操作主司機程廣濤描述,他所經歷過的同類項目——遼西引水工程中也同樣采用了TBM,掘進過程中一年更換刀具數量135把,而嶺南標段一個星期刀具更換數量就達123把。該段自2015年2月底試掘進以來,截至目前僅完成了2.1公里的施工任務,月均進尺170米,施工進展十分緩慢。但在這樣的施工條件下,已經是十分傲人的成績。
頻繁換刀不僅帶來成本壓力,也給項目工期帶來巨大壓力。單只刀具重達400余斤,換一把正常磨損的刀具需要40分鐘,如遇刀具出故障,更換一把的時間甚至長達兩小時。每天都有4名刀具工進行不停歇不間斷地更換。雪上加霜的是,巖爆區段致使TBM掘進過程中掌子面頻頻崩塌落石,當重達數噸的落石橫亙在TBM前面時,只能安排掘進班工人鉆入刀盤內,對孤石進行鉆孔爆破,然后分批將碎石運出洞外;高溫換刀早已讓工人們疲憊不堪,此時又常常出現連續換刀的情況。往往第一把刀剛裝上沒幾分鐘,還沒有開始掘進,瞬間又有夢魘般的巖爆、落石砸壞刀具,不得不再次停機整修換刀。
“快點、快點……要換刀了。”這是刀具班陸居全常說的一句話。2059.9米的進尺,用廢了1774把刀,最高峰時一天之內就換了23把刀。在這里被提到最頻繁的詞是“硬巖”。在TBM掘進段中,石英巖和花崗巖的硬度對刀具刀盤的磨損可想而知。而陸居全用真實的數據講出這些事,更讓我感到震驚。當“鐵龍”的鋼牙遭遇罕見超硬巖石的時候,竟顯得心有余而力不足。換刀在引漢濟渭秦嶺隧洞嶺南段,可一點也不輕松。陸居全介紹,進入刀盤的通道位于刀盤后方,那是幾個直徑不大的圓孔,一次只能容下一個人鉆入,由于涌水還在,換刀手要是想要更換刀盤下方的刀片,需要身體完全潛入水中才能進行換刀,在黑暗渾濁水中換刀不僅耗費體力和時間,而且不易操作。在上部換刀時,雖然不用潛入水中,但是因刀盤與硬巖摩擦產生的高溫,再加上洞內40-50攝氏度的氣溫,足以使人昏厥。
巖爆,也稱沖擊地壓,是深埋地下工程在施工過程中常見的動力破壞現象,當巖體中聚積的高彈性應變能大于巖石破壞所消耗的能量時,破壞了巖體結構的平衡,多余的能量導致巖石爆裂,使巖石碎片從巖體中剝離、崩出。巖爆往往造成開挖工作面的嚴重破壞、設備損壞和人員傷亡,而且目前在世界范圍內還沒有成熟有效對巖爆提前預測的技術,巖爆已成為巖石地下工程和巖石力學領域的世界性難題。秦嶺施工隧道中,巖爆幾乎如影相隨,這對人員安全及TBM的正常作業都有嚴重的影響。項目副總工程師文斌時不時推一下鼻梁上的眼鏡,他身材修長,談吐文雅,他介紹說引漢濟渭秦嶺隧洞TBM嶺南段最大埋深是2000米,最淺的埋深也有500米,此地質條件下,這里的巖爆也變得非比尋常。
文斌談起第一次進秦嶺隧洞,洞內的巖爆情況把這位“老獵手”也給嚇到了。昏暗幽深的隧洞里,忽然響起巨大的悶雷聲,接著幾公分厚到幾十公分厚不等的巖塊從洞壁上高速彈射下來,這樣的巖爆是文斌從未經歷過的。為了保障施工人員的安全,文斌和他的團隊制定了一套頗為有效的支護方案。首先通過在掘進機護盾尾部快速插放安設緊密的鋼筋排,系統加密錨桿等,達到快速控制巖爆坍塌的目的。同時對出露圍巖進行噴水,將需釋放的能量轉變為熱能,用來削弱巖爆的力度,確保現場施工安全。流程結束后,抓住巖爆空窗期,組織人員快速噴漿支護。
“涌水其實不算真正的困難,哪個隧洞不出現涌水?”即便如此,中鐵十八局隧道公司引漢濟渭項目部總工王建偉卻信心滿滿。嶺北五號支洞,洞內的積水一直很深,進洞的小型機車幾乎是在水中涌浪行進。到達TBM機器工作面時,只能踩著鋪設在槽鋼架臺上的鐵軌登上機器扶梯,因為這里水深已經及腰。
“家家都有難念的經!”相對于嶺南TBM標段的“硬”,嶺北隧洞開挖的最大困難在于“軟”。5月31日,五號支洞在掘進過程中出現大面積塌方,石渣如流沙一般,從一處細小孔洞涌出,瞬間這一細小孔洞就被擴大數倍,此前如同沙漏計時一般的流沙此時則變成了一場沙暴,混雜著裂隙涌水,最終像泥石流一般奔涌。“太可怕了,簡直一塌糊涂。”王建偉告訴我,如此軟的圍巖,幸好采用TBM掘進,若采取人工鉆爆,坍塌部分沒有實體支撐,那對于他的工友們則是一場滅頂之災。掌子面完全印證了王建偉所說。塌方部位下落的砂石像剎車盤一樣,幾近將TBM刀盤抱死,不留任何縫隙。掌子面上,重新開挖的用以搶救TBM設備的輔洞盡頭,巖石裂縫滿滿,沒有噴漿的巖體上,竟被細小涌水沖出一道道深淺不一的溝壑。
巖爆、涌水、塌方……重重困難,直接導致TBM的表現不盡如人意。
穿山甲,古時謂之鯪鯉。明末士子屈大均亦撰文:“鯪鯉,似鯉有四足,能陸能水,堅利如鐵,絕有氣力,穿山而行。”鯪鯉無論特性還是掘進原理均與今日引漢濟渭工程輸水隧洞開挖所用之TBM設備有頗多相似。
TBM外形流線與鯪鯉有些許相像,頭部鑲嵌著幾十把盤形滾刀的旋轉刀盤,看起來很像鯪鯉的利齒。且也有“四足”,引漢濟渭工程所用的兩臺TBM設備兩側都各有一組液壓撐靴,下方還有兩組后支撐,他們猶如TBM的四只腳,或支撐著自重,或為掘進提供反推力。
TBM設備就像一只猛獸一樣,只有好的牙齒而沒有力氣是不行的。通俗點說,大概相當于近七千輛轎車產生的扭矩。能夠產生如此大的能量,其耗電量之大可想而知。嶺南這臺TBM僅一個月的平均用電量可滿足五萬多戶城市家庭一個月的用電需求。
“‘鐵龍已經恢復掘進。”趙毅所說的“鐵龍”不是傳說中能上天入海、呼風喚雨的神物,而是一臺TBM硬巖隧道掘進機。
趙毅是中鐵隧道集團秦嶺隧洞嶺南TBM項目經理,年輕,有魄力,而且對地質復雜的長大隧道頗有經驗,擅長攻堅。他組建了“鐵龍”護衛隊,一共15人。TBM是一個復雜的整體,其內部任何一環出現問題都能造成停機。楊忠,TBM保養班副班長,在掘進機保養及維修方面是個專業人才。最初的時候,楊忠是TBM設備上唯一一個通曉TBM皮帶保養知識的人,后來在他細心的指導培養下,皮帶保養班逐漸成為一支專業化的“鐵龍”保養團隊,為TBM的順利掘進保駕護航。楊忠介紹,嶺南的這臺TBM掘進機的性能強勁,既能在硬巖中掘進,也能在軟巖中掘進;不僅如此,在高溫高濕的惡劣環境中也能吃得開;“鐵龍”全身都是高科技的體現,智能化的警報系統,能提前檢測到附近的地質情況,也能檢測出有害氣體,及時向技術人員發出預警。
我在巨型機器TBM的后部撿到一塊廢棄的生鐵,鐵銹斑駁。正在操作機器的工人小王接過來看了看,毋庸置疑地說:這是一塊運輸石料履帶下的擋石板,原來的厚度是三寸。這塊三寸厚的生鐵,被碎石成千上萬次劇烈撞擊,被撕扯成僅有一公分厚的波浪狀,我撫摸著這塊嚴重變形的生鐵,感受到力量的“重量”:是一種什么樣持續、執著的力量,把厚度從三寸敲擊成一公分!
引漢濟渭秦嶺輸水隧洞主要采用的TBM施工法,注定迎接許多創紀錄的挑戰。圣人語:“吾聞宥坐之器者,虛則欹,中則正,滿則覆。”這句話向我們講述了中庸的道理。可現實中,尤其是在工程建設領域,困難和現狀卻往往不“遵循”中庸的道理,困難都來得很極端。而這支在秦嶺深處默默戰斗的“鐵軍”,不畏懼挑戰,以非凡的氣魄和樂觀,以浩然氣概與聰明才智,實施陜西水資源戰略,見證和創造工程史上的奇跡,展現謙謙如玉與錚錚若鐵的兩種君子特質:
“每次來到工作面,就是到了免費桑拿房。”
“我和很多同事都曾是一名軍人,我們從不抱怨,不叫苦不叫累!”
“不畏將來不念過往,士不可以不弘毅,任重而道遠!”
“困難重重,但我們信心不減。根據目前的項目進展情況,預計2019年能夠實現通水,西安市城區郊縣的部分居民,就能飲用上純凈甘甜的漢江水。”
……
到2030年,漢江之水將跨越巍巍秦嶺,15億立方米水將注入渭河,以滿足西安、咸陽、寶雞西安、咸陽、渭南、楊凌4重點城市及沿渭河兩岸的11個縣城和6個工業園的調輸配水工程。更深層次的意義在于,戰略性解決陜西關中、陜北缺水的水資源配置,有效改變關中超采地下水、擠占生態水的狀況,實現地下水采補平衡,防止城市環境地質災害。
我提著在秦嶺隧洞中發現的嚴重變形的生鐵,坐三節地下軌道從40度攝氏度的大地腹中撤離,地下水不時地漫進車廂,黏稠的蒸汽在身上馬上變成汗滴,汗滴也頃刻之間化為蒸汽,約莫半個小時后,鐵軌殆盡,我們看見了一個亮光的洞口,像極了黑夜之月。我們又換乘一輛面包車,黑暗中豁開一條水路,迎著“月亮”奔突而出,迎接我們的卻是太陽……
我們從車上迫不及待地奔跑到陽光下,陽光如此的刺眼而親切,我們第一次貪戀地看著秦嶺深處的群山,藍天白云,林木蔥郁,帶著花香的山風徐徐吹來讓人陶醉,蜿蜒曲折的山路上偶爾能看到幾戶人家,白墻灰瓦,竹林環繞,門前又有小橋流水,如水墨畫似的映入眼簾,愈發覺得此地宛若凈土。從古至今,秦人治水之腳步從未停歇。對自然的改造和利用,使得這片土地充滿生機。
兩天義診結束,中醫專家們先后前往嶺南嶺北兩個隧道工程一線,為在高溫中流血流汗的數百工人送去了藥品、保健知識、清熱排濕的藥方。引漢濟渭公司文化總監余東勤,看著我手中這塊被石頭打擊成流水形態的鐵皮說:“兩臺TBM機,等它們在秦嶺深處‘見面后,一臺將考慮用以水工程博物館的展示,另外一臺將完成自己的光榮使命,斜著掘進秦嶺深處,就地掩埋,成為真正的‘秦嶺深處一塊鐵,一塊無人知曉的‘功勛鐵‘地下鐵……”
我提著的這塊鐵,亦被我鄭重地擺進書房的隔板上,成為最貴重的一件收藏。每當案牘勞形,睹此物,總給人一種發自內心的震撼和力量!
責任編輯:趙思琪