圖 5月23日在河南省鄭州市拍攝的南水北調中線穿黃隧洞入口處
九曲十八彎的黃河在鄭州西北約30公里處擺了一下腰,在一個叫孤柏嘴的河灣處變得平靜溫柔。難以想象,河底之下還藏著兩條從南向北奔流的“河”。
站在位于邙山上的南水北調中線穿黃工程安全觀測平臺看去,滔滔黃河與北岸遼闊的平原一馬平川,緊接黃河河灘的麥田已漸黃成熟,連綿無際。穿黃南岸明渠之上,廊橋橫立,兩岸隆升成高高的護坡,清澈的渠水猶如“巨龍”,一頭扎入隧洞進口,隱去了身影。
這幾天里,在長達4.25公里、最大埋深35米的兩條穿黃隧洞中,幾乎每秒就有280立方米的水穿越黃河,自北岸焦作溫縣的隧洞出口涌出。這“河穿河”的一幕,被網友形象地稱為“立交河”。
南距水源地丹江口水庫取水口470公里,北距渠道出口北京團城湖780公里——穿黃工程是南水北調中線的“咽喉”,也是國內首例用盾構方式穿越黃河的工程。
進口平靜幽深,出口咆哮激蕩。這兩條地下“河”,為何勢不可擋?我們在一組數字中找到了答案:南水北調中線干渠跨越1200多公里,全程高差不到100米,卻給短短19.3公里的中線穿黃工程段“豪氣”地分配了10米高差,且僅在最要緊的4.25公里穿黃河隧洞就用去了約8米高差。
“水在隧洞中由于摩擦力等因素會降低動能和勢能,造成水頭損失?!蹦纤闭{中線干線工程建設管理局河南分局總工程師李明新說,“這樣分配高差是為了留夠損耗空間,確保水能順利一舉穿越黃河?!?/p>
“賽道”已鋪就,但至柔之水的穿越,并不像“搭積木”那么簡單。通汽車的江底、海底隧道,相比之下只要隔絕外水,就能“萬事大吉”。但在黃河河床之下,運送南水的隧洞面臨外水和內水雙重“高壓”。
于是,不拘一格的隧洞設計橫空而出。智慧的工程師們設計了中國第一條雙層襯砌隧洞,內襯和外襯分別抵御內外水壓力,它們中間還有一層排水系統(tǒng),構成“三層夾心餅干”。
“內襯壓力相當于在55米深的水下承受的壓力,外襯也承受著超過30米的水壓?!蹦纤闭{中線干線穿黃管理處處長張曉偉將隧洞比喻成人的血管,面對巨大水流形成的“血壓”,只有科學過硬的建造設計才能保持工程“健康”。
一切的努力都是為了兩條地下“河”互不影響。在隧洞進口右側,還有一段城門形的隧洞聯(lián)通主干渠,穿過邙山直抵黃河岸邊,這就是為應急修建的穿黃工程退水洞。
李明新說,這個設計是確保一旦有突發(fā)事件發(fā)生,輸水干渠需要緊急退水時,閘門打開,主干渠的水源便會改道溢出,流入黃河——這時,黃河與長江兩大母親河就會“真正握手”!
置身其中,才能體會穿黃工程的復雜性。黃河河底隧洞施工段中,三分之一是全砂層、三分之一是黃土層、三分之一是上砂下土的地層。工程師和工人們需要不斷調整盾構機姿態(tài),并克服滲透垮塌、刀頭磨損、枯樹孤石等危險因素,小心翼翼前進。
除了黃河,穿黃工程還“遇水搭橋”,一會兒渠行河上,一會兒河入渠下,利用“倒虹吸”原理跨過幾道黃河支流。這道“立交河”,可謂各行其道,上下有序。
為確?!傲⒔缓印钡陌踩珪惩?,穿黃隧洞還進行過一次高難度的體檢。
那是通水5年后的2019年冬天,南水北調工程中線建管局抓住黃河冬季冰期到來的時機,擇機給其中的A號隧洞退水檢查,隧洞結構安全,但結構縫的防滲處理需要加強。
他們用了整整4個月,將原461條結構縫噴涂聚脲全部拆除,并采用了一種“T形橡膠板+噴涂聚脲”的新方案,攻克了粘結難題。工作組還設計研發(fā)出適應隧洞內作業(yè)的履帶式旋臂和軌道式弧形機械開槽機,填補了國內相關空白。
經過這次對結構縫防滲體系全面系統(tǒng)的成功處理后,穿黃隧洞維護技術方案陸續(xù)出爐,進入“精準維護”時代。
“就像做血壓監(jiān)測一樣,我們依靠布設在隧洞內的1000多支各種類型‘聽診器’為它號脈問診,就不用每次都抽水體檢了?!崩蠲餍抡f。
有“機器魚”之稱的水下機器人每個月梭巡檢查隧洞結構、人工觀測每天取值一次、自動化系統(tǒng)每半小時取值一次、三角魴等生態(tài)魚類投入干渠24小時擔任“清道夫”……張曉偉說,任何水利工程都不能“一勞永逸”,穿黃工程將在“雙精維護”、智慧調水的加持下,成為我國未來“四橫三縱”骨干水網的關鍵節(jié)點。
穿黃不通,中線無功。這句話足見穿黃工程之重。
從“咽喉”之地涌向黃河北岸的南來之水,打開了華北地區(qū)的“水龍頭”,滋潤了焦作、平頂山等周邊城市,直接帶動了中原經濟帶的騰飛。
孤柏嘴,這個黃河岸邊2000多年歷史的古渡口,見證了楚漢爭霸的烽煙,也將見證千百年來“江河相匯”的夢想。
穿黃工程的傳奇不老,它的故事仍在繼續(xù)。