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攻克“世界罕見的難” 引漢濟(jì)渭秦嶺輸水隧洞全線貫通

發(fā)布時間:2022-03-07 09:51:00來源: 中國紀(jì)檢監(jiān)察報

  引漢濟(jì)渭秦嶺輸水隧洞全線貫通 人類歷史上首次從底部橫穿秦嶺

  攻克“世界罕見的難”

  隨著一臺隧道硬巖掘進(jìn)機(jī)旋轉(zhuǎn)的刀盤破巖壁而出,陜西引漢濟(jì)渭工程的關(guān)鍵控制性工程——秦嶺輸水隧洞近日全線貫通。這是人類歷史上首次從底部橫穿中國南北方分界線之一的秦嶺。

  鑿秦嶺,引清流。作為國家重點水利工程的引漢濟(jì)渭工程建成后,長江最大支流——漢江之水將北上穿過秦嶺,與黃河最大支流——渭河“牽手”,解關(guān)中之“渴”,浸潤三秦大地。屆時,可滿足包括西安、咸陽、渭南等城市在內(nèi)的21個受水對象的生活及工業(yè)用水,惠及1400多萬人。

  那么,引漢濟(jì)渭工程緣起為何,又是如何建設(shè)的?橫穿秦嶺究竟有多難?建設(shè)過程中遇到的諸多世界性難題又是如何被一一攻克的?

  1 陜南“調(diào)”水、“解渴”關(guān)中,引漢濟(jì)渭工程巨大

  年均調(diào)水規(guī)模可達(dá)15億立方米,可滿足西安、咸陽等21個受水對象的用水,惠及1400多萬人

  得知秦嶺輸水隧洞貫通,對水有著特殊感情的寇宗武老人十分激動。

  “打了10年左右能把這個打通,太不容易了。”今年已經(jīng)82歲高齡、曾擔(dān)任陜西省水資源管理辦公室主任的寇宗武說。

  水是生命之源。陜西地跨黃河、長江兩大流域,但水資源分布卻極不均衡。秦嶺以南的陜南地區(qū),水資源豐盈,占全省水資源總量的七成多。秦嶺以北的關(guān)中和陜北地區(qū),沿線重點城市、重要工廠眾多,人口密集,但水資源匱乏,僅占全省水資源總量的近三成。二十世紀(jì)八九十年代,陜西的缺水問題愈發(fā)嚴(yán)重。

  分時段供水、家家戶戶水龍頭“上鎖”……夏季“水荒”成為關(guān)中地區(qū)很多人抹不去的記憶。

  “只要一下雨,大家就通過各種方式收集雨水存起來。父親還經(jīng)常帶著我到離家很遠(yuǎn)的地方找水?!?980年出生在陜西省渭南市蒲城縣的叱先生告訴記者,他對小時候“找水”的經(jīng)歷記憶猶新。

  解決陜西“水危機(jī)”問題迫在眉睫。從水資源豐沛的陜南“調(diào)”水、“解渴”關(guān)中的構(gòu)想開始形成。

  經(jīng)多方調(diào)研、論證并報請同意批準(zhǔn),被稱為陜西版“南水北調(diào)”的引漢濟(jì)渭工程于2012年開始實施。

  記者了解到,該工程分為調(diào)水和輸配水兩大部分。其中,調(diào)水工程由黃金峽水利樞紐、三河口水利樞紐和秦嶺輸水隧洞三部分組成;輸配水工程由黃池溝配水樞紐、輸水南北干線及23條支線組成。

  根據(jù)設(shè)計,在黃金峽、三河口兩大水利樞紐調(diào)節(jié)配合下,漢江之水經(jīng)98.3公里輸水隧洞穿越秦嶺,再經(jīng)輸配水工程,優(yōu)化配置給關(guān)中、陜北地區(qū)。

  在位于漢江干流陜西省漢中市洋縣黃金峽鍋灘下游2公里處,就是黃金峽水利樞紐。這是引漢濟(jì)渭的龍頭水源工程。

  “年供水規(guī)??蛇_(dá)10億立方米,設(shè)計揚(yáng)程106.45米。”中國水利水電第十二工程局有限公司第二工程公司黨委副書記、執(zhí)行總經(jīng)理,黃金峽水利樞紐項目負(fù)責(zé)人任海平告訴記者,這個水利樞紐擁有亞洲綜合指標(biāo)第一的泵站,“壩后泵站7臺抽水機(jī)組,以每秒70立方米的抽水流量將水抽高106.45米后,送入輸水隧洞順流而下。預(yù)計今年年底可實現(xiàn)蓄水?!?/p>

  三河口水利樞紐,距離黃金峽水利樞紐約17公里,是整個調(diào)水工程的調(diào)節(jié)中樞,每年可實現(xiàn)自流供水5億立方米。

  “目前,秦嶺輸水隧洞出口的黃池溝配水樞紐已開始主體結(jié)構(gòu)混凝土澆筑,預(yù)計今年內(nèi)實現(xiàn)先期向西安市供水?!敝袊娊瘓F(tuán)西北勘測設(shè)計研究院有限公司引漢濟(jì)渭二期工程總體勘察設(shè)計協(xié)調(diào)項目部設(shè)計總工程師李玉潔告訴記者,輸配水工程主要是通過干、支線輸水工程的地埋管道或隧洞給各受水對象水廠供水。待引漢濟(jì)渭工程全部完工后,年均調(diào)水規(guī)??蛇_(dá)15億立方米,惠及西安、咸陽、渭南、楊凌4個重點城市及沿渭河兩岸的11個縣城、5個新城和1個工業(yè)園區(qū),1400多萬人,可有效改變關(guān)中地區(qū)超采地下水、擠占生態(tài)水的狀況,提高水資源承載能力,恢復(fù)渭河生態(tài)。

  2 巖爆涌水、斷層塌方,綜合施工難度世界罕見

  “幾乎世界上隧道施工的難題都能在這里遇見”,施工人員作業(yè)時必須頭戴鋼盔、身穿防彈衣

  秦嶺地質(zhì)條件極為復(fù)雜,從底部橫穿,難度可謂空前絕后。

  作為引漢濟(jì)渭工程的關(guān)鍵控制性工程,秦嶺輸水隧洞全長98.3公里,埋深1300至2012米,采用鉆爆法和TBM(全斷面硬巖隧道掘進(jìn)機(jī))法聯(lián)合施工。其中,穿越秦嶺主脊(越嶺段)30多公里,因地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,分嶺南和嶺北,分別采用兩臺TBM相向而行,最終嚴(yán)絲合縫地完成“會師”,貫通隧洞。

  據(jù)介紹,整個輸水隧洞穿越了3條區(qū)域性大斷裂、4條次一級斷層和33條一般斷層,涉及巖性20余種。面對石英含量高達(dá)96%、抗壓強(qiáng)度高達(dá)300多兆帕的圍巖,即便是被稱為“掘進(jìn)機(jī)之王”的TBM也有些“吃不消”?!暗额^如同在‘鋼板’上掘進(jìn),有時三四個小時才能掘進(jìn)1米?!睋?jù)有關(guān)工作人員介紹,超硬巖石致使TBM刀頭磨損量巨大,損壞刀頭至少有上萬把。

  除此之外,施工過程中還面臨著高溫高濕、長距離、大埋深、高頻強(qiáng)巖爆、突涌水等一系列技術(shù)難題,“幾乎世界上隧道施工的難題都能在這里遇見”,國內(nèi)外專家評價“綜合施工難度世界罕見”?!胺浅s@訝的是所有這些地質(zhì)災(zāi)害它全占齊了,而且都非常嚴(yán)重。”中國科學(xué)院院士、水利水電土木工程專家陳祖煜說。

  “最難受的首先是高溫高濕的作業(yè)環(huán)境?!币呀?jīng)堅守10年的中鐵十八局引漢濟(jì)渭工程項目經(jīng)理宋偉介紹,隧道內(nèi)作業(yè)面溫度常年在40℃左右,相對濕度則高達(dá)90%。用工人們的話說,“就像蒸桑拿,不動都會汗流浹背”。

  “每個班我都要喝五六斤水?!敝需F隧道集團(tuán)引漢濟(jì)渭項目部機(jī)電副總工鄔宗清介紹說,這對于他們而言已經(jīng)習(xí)以為常。

  讓鄔宗清印象深刻的,還是2016年2月那場在嶺南TBM施工掌子面(即作業(yè)面)發(fā)生的特大涌水。

  “地下水如同高壓水槍猛射,每天涌水高達(dá)4.6萬立方米,是設(shè)計全隧洞最大涌水量的3.76倍,TBM被淹沒大半個‘身子’,無法動彈?!睋?jù)鄔宗清回憶,當(dāng)時2000多人參與抽水搶險,才避免了整個設(shè)備電路損壞。

  此后,如何高效解決5820米亞洲最長斜井反坡隧洞抽水問題,成為鄔宗清和徒弟們的研究重點。最終,他們成功研發(fā)出抽水自動化設(shè)備。

  巖爆也是施工過程中的一個“攔路虎”?;貞浧饡r常發(fā)生的巖爆,嶺南TBM掘進(jìn)班班長陽中倫依然心有余悸:“就像炸彈一樣。我記得最強(qiáng)的一次,石頭彈射了20多米?!?/p>

  因此,除了要求施工人員作業(yè)時必須頭戴鋼盔、身穿防彈衣外,建設(shè)管理者們還聯(lián)合有關(guān)科研力量進(jìn)行了一系列科研攻關(guān),創(chuàng)新采用激發(fā)極化法、三維地震波法等地質(zhì)超前預(yù)報技術(shù),最大限度降低巖爆、塌方、突涌水、有害氣體等災(zāi)害風(fēng)險。

  據(jù)介紹,以微震監(jiān)測為重點的巖爆預(yù)測預(yù)警準(zhǔn)確率高達(dá)85%以上。監(jiān)測發(fā)現(xiàn),秦嶺輸水隧洞開工建設(shè)以來,共發(fā)生4000余次巖爆,最大震級1.6級,但卻從未發(fā)生一般及其以上安全事故。

  具備無人巡檢和自主導(dǎo)航等功能的水下機(jī)器人、創(chuàng)造超長距離施工通風(fēng)的世界紀(jì)錄……科技助力下,一項項施工難題被攻克。

  3 廢水凈化、“天眼”監(jiān)控,保護(hù)好秦嶺的綠水青山

  過壩魚道是為了保證魚類回游產(chǎn)卵順暢,而魚類增殖站則是為漢江流域水生物多樣性“培苗育種”

  引漢濟(jì)渭工程的實施必須要穿越秦嶺這一自然屏障。與繞道秦嶺相比,從秦嶺底部橫穿是距離最短、耗資最少的工程建設(shè)方案,對秦嶺地區(qū)自然環(huán)境的影響也小。

  據(jù)曾參與和主持引漢濟(jì)渭工程規(guī)劃設(shè)計的工程師介紹,目前這一方案是從當(dāng)年專家組考察的近10條線路中選出來的。引漢濟(jì)渭工程途經(jīng)朱鹮、天華山、黑河等多個國家級、省級自然保護(hù)區(qū),規(guī)劃設(shè)計施工除了綜合考慮經(jīng)濟(jì)等因素外,對秦嶺的生態(tài)保護(hù)也是重要方面。

  黃金峽水利樞紐的過壩魚道、魚類增殖站等設(shè)計就是出于生態(tài)保護(hù)的考量。

  據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹,魚類生物鏈的完整程度影響著生態(tài)平衡。過壩魚道是為了保證魚類回游產(chǎn)卵順暢,而魚類增殖站則是為漢江流域水生物多樣性“培苗育種”。

  去年9月,引漢濟(jì)渭三河口水庫首次舉行魚類增殖放流活動,7個品種、17.5萬尾魚苗,就是由黃金峽魚類增殖站繁殖培育的。

  在施工過程中,建設(shè)管理者更是以具體行動保護(hù)秦嶺的綠水青山。

  據(jù)了解,在隧洞施工過程中,會產(chǎn)生大量廢水、廢渣。對于廢水,建設(shè)管理人員在各隧洞出口建設(shè)大型水質(zhì)“凈化器”,通過“高效沉淀池+過濾池+活性炭處理”工藝,對廢水進(jìn)行深度凈化,凈化后的水可達(dá)到地表Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)?!盎旧暇褪沁_(dá)到我們飲用水的標(biāo)準(zhǔn)了?!蔽靼彩泻诤铀吹丨h(huán)境保護(hù)管理總站站長趙學(xué)功在接受采訪時表示。

  與此同時,結(jié)合區(qū)域地理環(huán)境,在遠(yuǎn)離保護(hù)區(qū)的地方建設(shè)渣場用來堆放廢渣。渣場使用完畢后,復(fù)墾改建成農(nóng)田。目前,已累計修建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田370畝。

  在施工點位和隧洞洞口,還安著“天眼”?!巴ㄟ^手機(jī)、電腦可以遠(yuǎn)程實時動態(tài)地查看施工現(xiàn)場環(huán)保措施落實情況?!睋?jù)陜西省引漢濟(jì)渭工程建設(shè)有限公司移民環(huán)保部有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹。不僅如此,“朱鹮無人機(jī)中隊”還不定時深入工區(qū),通過無人機(jī)高空拍照、河道取水、光譜分析儀現(xiàn)場分析等方式,突擊巡查環(huán)保措施落實情況。

  本報記者 王珍

(責(zé)編: 李雨潼)

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