南水北调中线如何穿越黄河的

南水北调中线如何穿越黄河的
南水北调中线如何穿越黄河的

南水北调中线如何穿越黄河的
经过国内众多水利专家多年勘测、设计、论证、比选,人类历史上最宏大的调水穿越大江大河工程——南水北调中线穿黄工程终于尘埃落定：“南水”在郑州黄河铁路大桥上游30公里的荥阳市王村镇李村,通过内径7米的双隧洞输送过黄河,预计今年年底开工.
线路
多条中选中李村
南水北调工程从上个世纪50年代即开始工程的研究工作,90年代以来,长江水利委员会长江勘测规划设计研究院、黄河水利委员会勘测规划设计研究院对穿黄工程的设计研究工作一直未曾间断.
为了选择穿黄工程合适的穿越地点,勘察、规划、设计等技术人员进行过长期的通力合作,根据穿黄工程不同设计阶段、不同引水规模(一期工程设计流量265立方米/秒、后期设计流量440立方米/秒),初步定下郑州黄河铁路大桥上游30公里附近的孤柏嘴线、李村线、李寨线、牛口峪线等不同线路穿黄工程方案,隧洞长度分别为3公里、3.5公里、5公里.最后综合了各方面因素,选择了位于郑州黄河铁路大桥以西30公里处的荥阳市王村镇李村作为穿黄的路线.
投资
一期30亿元
穿黄工程位于郑州黄河铁路大桥上游约30公里处,工程南岸起于荥阳市王村镇李村附近的A点,北至黄河北岸的S点,总长度19.3公里.
李村线隧洞方案主要建筑物包括：南岸连接明渠、南岸退水洞、穿黄隧洞段和进口建筑物(含邙山隧洞)、主河槽穿黄隧洞段、出口建筑物、北岸连接明渠、北岸新蟒河和老蟒河倒虹吸、北岸防护堤及渠与渠交叉建筑物等.其中主河槽下面隧洞长3.45公里,埋深30米,离黄河水最近处25米左右,采用双洞并排穿越,净过水内径均为7米,两条洞中线距离为32米,加衬砌外围部分,整个洞的直径约为9米；采用泥水盾构机施工；南、北岸输水明渠长度分别为4.96公里及9.96公里；南岸进口段洞长度800米,用缓斜坡直达黄河河底主河槽,避免了邙山大开挖,北岸出口段长度227.9米.工程设计输水流量265立方米/秒,加大流量320立方米/秒.
南水北调中线一期穿黄工程计划工期为51个月.按2004年郑州市市场价格水平编制的工程,静态总投资301766.12万元.
维修
可直接入隧洞
隧洞建成后,维修车辆可直驱入洞.根据设计,隧洞每年有15～30天检修期,每3～5年安排30～60天大修.半年左右放空隧洞的水检查一次.
隧洞内布置有现代化的观测仪器.洞内受力、变异等情况,通过自动化观测仪器在自动控制室即可看到.维修时,启用抽水系统,把水从洞内排到黄河或渠道里,排空时间为80小时.等水排完后,开车可从南岸缓坡的斜洞下去进行维修、清淤等.
掘进
就像“刮胡子”
穿黄隧洞采用双层衬砌,外层为装配式普通钢筋混凝土管片结构,内层为现浇预应力钢筋混凝土整体结构.
盾构机是如何掘进的呢?盾构机前面有一个近9米的圆形刀盘,刀盘上有许多刀片,众多马达带动刀盘,刀盘旋转起来就像剃须刀刮胡子.盾构机的后面有许多千斤顶,千斤顶顶着后面衬砌好的混凝土向前推进,前面有刀盘转,后面有千斤顶推,“剃须刀”就这样把“胡须”一点点刮掉了.盾构机圆柱体组件的壳体就是护盾,它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用,承受着周围土层的压力,承受地下水压并将地下水挡在外面.而排土、衬砌、壁后灌浆等作业在护盾的掩护下进行.
穿黄工程地层复杂,“胡子”刮不动怎么办?穿黄项目设计专家介绍说,遇到软岩石时,盾构机可采取小推力、高转速的施工方法掘进通过；当遇到胶结状态好、强度高的岩石时,可采用预先安装在盾构机前端的可伸缩锤击装置将其破碎后再进行掘进,在盾构机刀盘上布置可伸缩的超硬滚刀,遇到岩石时伸出滚刀.
拍板
隧洞穿黄最佳
在“情况复杂多变”的黄河“动土”,决策者对穿黄工程慎之又慎.为确保穿黄工程万无一失,水利部指派黄河水利委员会勘测规划设计研究院和长江水利委员会长江勘测规划设计研究院两大全国最权威的水利部门分别独立设计渡槽、隧洞两个方案,然后再让两个部门联合设计穿黄方案,并从两个方案中选出一个最佳方案.用黄委会勘测规划设计研究院副总工程师、原穿黄工程项目设计总工程师吴长征的话说：“这实在是因为穿黄工程太重要了!”
设计人员用“降龙十八掌”里有名的招式“飞龙在天”形容横跨黄河的渡槽方案,“潜龙在渊”则是对穿黄隧洞倒虹方案的形象描述.两个方案难分伯仲.联合报告称,通过采取措施,隧洞可达到与地面结构相近的检修条件；隧洞位于地下,与地面结构相比,可免受温度、冰冻、大风、意外灾害等不利因素影响,耐久性好,检修维护相对简单,这对穿黄工程长期安全运行是十分有利的.采用渡槽则增加了世界治水史上最为宏伟的人文景观,而且还可以成为具有较高开发价值的旅游资源.最终,专家认为,从技术上看,无论是渡槽还是隧洞方案,都是可行的,并且工程造价相当.
由于隧洞方案可避免与黄河河势、黄河规划的矛盾,盾构法施工技术国内外都有成功经验可借鉴,结合两岸渠线布置,最终采用了李村隧洞穿黄方案.
目前,穿黄隧洞水工模型在长江科学院水力学所胜利建成并进行了试放水.该模型是继丹江口大坝加高模型后又一座专门研究南水北调中线工程关键水力学问题的水工模型.模拟范围从南岸明渠至北岸明渠,模型全长约70m.主要研究隧洞过流能力,进、出口段流态,隧洞压力特性,下游水流衔接,退水洞流态及过流能力,侧堰过流能力,闸门调度试验等.