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    引漢濟渭:秦嶺隧洞TBM經歷極致考驗


    發布時間:2021-03-02 10:53

    來源: 《建設機械技術與管理》雜志

      橫穿秦嶺打通一條近百公里的隧洞,將長江支流的漢江水引入黃河最大支流渭河,讓長江、黃河在這里實現真正的“握手”。這一宏偉愿景目前正在有序施工中。

    建設中的引漢濟渭工程三河口水利樞紐

      陜西缺水,全省人均水資源占有量僅為全國平均的一半,且水資源分布極度不均。陜南的水資源占全省的71%,而關中和陜北的水資源僅占29%。因此,引漢濟渭工程是實現陜西省水資源優化管理的南水北調工程,也是國家南水北調工程的重要補充。

      引漢濟渭工程竣工后,將可基本滿足西安、寶雞等5個大中城市、11個縣級城市,4個工業園區的用水需要,惠及數千萬群眾,同時可增加渭河生態水量,改善渭河流域生態環境。

      記者了解到,引漢濟渭工程由調水工程和輸配水工程兩部分構成。這項施工難度堪稱世界第一的水利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。

    建設中的引漢濟渭工程黃金峽水利樞紐

      作為引漢濟渭工程的“大動脈”,秦嶺輸水隧洞是人類從底部橫穿世界十大山脈之一的秦嶺的首次嘗試,在引漢濟渭工程建設中承擔著不可或缺的作用,隧道長度、埋深等都居世界首位,施工難度堪稱世界第一。隧道進口位于漢中市洋縣漢江黃金峽水利樞紐壩后左岸,出口位于陜西省周至縣境內黑河右岸支流黃池溝內,全長98.3公里,最大埋深2012米。

      引漢濟渭公司金池分公司副總工程師李玉邦告訴記者:“從2011年準備工程開建至今,隧洞已掘進了95.25公里,僅剩3.05公里就能全線貫通。目前處于埋深最大、巖石強度最高的秦嶺主脊段,屬于施工過程中最難啃的‘硬骨頭’。”

      打通秦嶺輸水隧洞的關鍵是TBM,即“全斷面硬巖隧道掘進機”。根據嶺北、嶺南隧洞不同材質的巖石,引漢濟渭分別購置兩臺TBM。以最高點為分界,分為嶺南和嶺北兩個部分,通過TBM機相向貫通,最終達到嚴絲合縫的吻合。

    秦嶺隧洞TBM

      在嶺南隧洞,長320余米、直徑達8余米的羅賓斯TBM,與隧洞內徑的寬度相當,掘進過程中,TBM需先將堅硬的巖石按壓扭碎,然后巨輪旋轉,將碎巖石刮下來,宛若一條“鋼鐵巨龍”。

      然而,即使是這條被譽為全球最先進、“通吃硬巖”的“巨龍”,面對石英含量高達96%的花崗巖,刀具刀盤也招架不住,磨損量一路飆升。曾有工人統計,一個星期內,TBM刀具更換數量高達123把,每只刀具重達400余斤,更換時間需要40分鐘,若再遇上巖爆、落石砸壞刀具,那么對高溫、高濕下作業的工人來說,實屬一場極致考驗。

      高磨蝕硬巖、軟巖大變形、不明有害氣體……秦嶺地下兩千米的考驗絕不僅限于此。中國工程院院士張建民曾指出,秦嶺隧洞遇到了洞室地質能遇到的全部問題,采取的措施是目前世界范圍內最先進的措施,安全穩妥實現秦嶺隧洞貫通是最大的成功。

      據悉,秦嶺隧洞自開工以來,各類工程難題頻繁出現。近一年來,巖爆災害發生700余次,掘進設備平均每掘進兩米就遭遇一次巖爆,工程復雜性及施工難度極為罕見。但在我國高技術加持下,秦嶺輸水隧洞施工未發生過一般及以上等級安全質量事故,掘進設備利用率長期穩定維持在40%以上,超過35%的世界平均水平。

      除了頻發的巖爆,極具破壞力的突涌水也是隧洞施工面臨的難題。2016年,隧洞里發生了一次嚴重的突涌水,單日涌水量相當于一個中等縣城的供水量。嶺南段TBM主司機李源泉回憶:“當時噴射出十幾米水柱,水位快淹沒了TBM掘進機。水一來,隧洞就斷電了,洞里沒有任何可見光源,我們只能摸黑順著皮帶往外走,光滑的皮帶很難踩穩,中途還有人幾次摔到水里。”

      黑暗中,工程部派人劃著皮筏及時趕來救援。隨后,又緊急找來專家到現場探查、研究搶險方案。工人們則輪換倒班,架著齊腰的深水架設管道和水泵,一面抽水排水,一面注入速凝漿堵水。經過日夜奮戰,兩個月后終于消除了水患。

      “現在室外溫度已經到了零下,但隧道內平均溫度超過40攝氏度,相對濕度超過90%,如同一個巨大的桑拿房,”陜西省引漢濟渭工程公司副總經理石亞龍介紹,“由于巖層堅硬,有的時候一天只能掘進10米。幾年來,工人師傅們輪班24小時不間斷作業,目前已經進入到最后階段。”

      除TBM掘進外,引漢濟渭工程還采取了大量的高科技技術。針對復雜的地質情況,建立了變形監測自動化系統,可接受北斗、GPS、格洛納斯、伽利略四種全球定位系統的衛星數據,實現對工程高頻次、穩定、準確的觀測。

      同時,工程聯合清華大學研發了無人駕駛碾壓混凝土智能筑壩技術,實現水利工程建設的電氣化、數字化、網絡化、智能化建造,不僅提高了碾壓混凝土質量和筑壩效率,也為三河口、黃金峽水利樞紐建設的進度提供有效保障。

      另外,大壩變形自動監控管理系統將變形監測精度提高到0.02毫米,能夠有效捕捉大壩的微小變形。大壩施工跟蹤反演分析系統、混凝土加漿振搗系統、灌漿質量監控管理系統等也都在保障這項世界級工程順利推進。

      據石亞龍介紹,工程總調水規模15億立方米,電站總裝機容量18萬千瓦。工程竣工后,將歸還原被大量擠占的300萬至500萬畝耕地的農用水,并且可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。

    (責任編輯:休魚)



    關鍵詞: 隧洞,工程,秦嶺,tbm,施工,掘進,實現,水資源,系統

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