南水北调中线干线一期穿黄工程主要任务是从中线调水由黄河南岸输送到黄河北岸,向黄河以北地区供水,是南水北调中线总干渠穿越黄河的关键控制性工程。
穿黄工程于2005年9月份开工,施工从黄河北岸的焦作市温县赵堡镇陈沟村村西开始,工程采用盾构技术进行河底隧洞的挖掘。
开凿河底隧洞采用两条隧洞方案,两条隧洞平行布置,每条长4250米,其中过黄河隧洞长3450米,邙山隧洞段长800米,内径7米,两洞相距28米。在黄河底部最大埋深35米、最小埋深23米。
由于国内没有类似工程,也就没有施工经验和技术参数可以借鉴,时任中国中铁十六局集团穿黄项目负责人的陈建军介绍,施工难度很大。
用于穿越黄河的盾构机,直径达到9米,长达80多米,总重量有1100吨。这个庞然大物要想在地下始发,得有一个地下入口施工竖井。
陈建军介绍,通过竖井这个施工通道,盾构机的各个部分将被依次放进去,在下面进行组装,然后由北向南开始掘进开挖黄河隧洞。竖井深76.6米,外径21米,内径18米。陈建军说,该深度为国内地下连续墙施工深度之最。
2007年6月穿黄竖井顺利完成施工,直径9米、整机长80米、重1166吨的泥水加压平衡式盾构机开始在竖井下组装。
穿黄工程运行处处长梁单禹说,80多米长的盾构机像一列火车,前面是个圆形刀盘,刀盘上带有多种刀片,马达带动刀盘旋转,将施工面的泥土刮出,并将大量泥沙通过竖井输送出来,工作原理类似剃须刀。
在井深50米、高水压的圆形竖井内始发,还是国内首例。陈建军负责过西气东输项目,但两者难度不可比。陈建军说,西气东输的管线深度是25米,隧洞直径1.8米,而穿黄隧洞深度是50米,直径9米。
他们为盾构机起了一个好听的名字穿越号,预示能成功从北岸挖掘到南岸。
每遇困难就组织工人看红旗渠 可是,发轫之始,盾构机便遇到了危急情况。
掘进没几米,就出现了涌水涌沙。梁单禹说,挖掘地下隧洞最怕涌水涌沙。如果处理不当,价格高昂的盾构机被水和沙埋在几十米深的地下,无生还机会。而70多米深的施工竖井也随之失败,要重新选址。
下井操作盾构机的工人见此情况,吓得跑了出来,再也不敢进操作间。项目部经理陈建军马上意识到,必须立即止住涌水涌沙,否则损失非常惨重。
他下到竖井里,和工人们站在一起,告诉他们,不要怕,我和大家一起共进退。在竖井下,像船长一样的陈建军冷静果断。他指挥着工人们快速灌入水泥沙浆,迅速焊接止水钢环,渗漏越来越小,水和沙终于止住。
当时冒着很大的风险。陈建军说,穿黄项目的很多施工技术前无古人,毫无经验可循,那时,陈建军只想着一句话:只能成功,不能失败。盾构机全天施工,工人们也是三班倒,大部分人过的是见不到太阳的生活。
为了鼓舞士气,每次遇到困难,陈建军就组织工人去看红旗渠。他在办公室的墙上挂了一幅《沁园春》。这是自我激励。陈建军说,难度大的项目,在科学决策的同时,还要有大无畏的精神。
2010年6月22日,当穿越号盾构机终于到达南岸的邙山隧洞出口时,很多工人喜极而泣,和穿越号一样,720多个日夜里,他们奋战在几十米深的河床下,难见日光,终于完成了从黄河北岸向南岸的穿越。
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