12月22日10時28分，河南滎陽，南水北調(diào)中線穿黃工程“穿越號”盾構(gòu)機到達(dá)黃河南岸工作豎井，中線穿黃首條隧洞順利貫通。
黃河水下最深40米處，如何挖掘4250米長、單洞直徑7米的隧洞？如何防范漏水和坍塌？本報記者一一為您解答。
年均調(diào)水95億立方米，向黃河以北供水，還可相機向黃河補水
國務(wù)院南水北調(diào)辦主任張基堯介紹，南水北調(diào)中線穿黃工程是當(dāng)前國內(nèi)最宏大的穿越大江大河的工程。其任務(wù)是將中線調(diào)水從黃河南岸輸送到黃河北岸，向黃河以北地區(qū)供水，同時在水量豐沛時可向黃河相機補水。
據(jù)介紹，南水北調(diào)中線一期工程設(shè)計流量為265立方米/秒，加大流量為320立方米/秒，到2014年完成后，年均可調(diào)水95億立方米。
2005年9月，南水北調(diào)中線穿黃工程正式啟動。根據(jù)2004年6月份的價格水平，中線穿黃工程總投資為31.37億元。
直徑9米的盾構(gòu)機，原理類似電動剃須刀，每日掘進10多米
中線調(diào)水通過黃河，是凌空飛架渡槽，還是開鑿河底隧洞？兩個方案之間，曾經(jīng)存在爭論。
南水北調(diào)中線建管局局長石春先介紹，隧洞與渡槽兩個方案在技術(shù)上各有利弊。相比之下，隧洞方案可免受溫度、冰凍、大風(fēng)等不利因素影響，耐久性好，檢修維護相對簡單。經(jīng)過長時間論證，隧洞方案最終入選。
在黃河河床底部40米深處怎么挖隧洞？
南水北調(diào)中線河南直管建管部總工王江濤說，穿黃工程盾構(gòu)機及刀具，都是根據(jù)穿黃施工條件量身定做的。中線穿黃工程選用的泥水加壓平衡盾構(gòu)機，直徑達(dá)9米，總重量達(dá)1100噸。盾構(gòu)機前面有一個刀盤，刀盤上有140多把刀片，刀盤旋轉(zhuǎn)，把大塊土體切成小碎塊，其工作原理類似電動剃須刀。
“黃河河底挖隧洞，最擔(dān)心的是在掘進過程中遇到古樹、孤石?！蓖踅瓭f，技術(shù)人員在盾構(gòu)機上設(shè)置超聲波探測儀，發(fā)現(xiàn)情況及時處理。
當(dāng)遇到古樹、孤石時，盾構(gòu)機上設(shè)置的破碎設(shè)備便會發(fā)揮作用，將木頭、石塊破碎成小于16厘米的渣塊，順泥漿管排出。
據(jù)介紹，盾構(gòu)機推進系統(tǒng)有14組千斤頂，總推力6034噸，千斤頂頂在已拼好的管片側(cè)壁，牽引整臺盾構(gòu)機以每天10多米的速度向前推進。
工程抗7度地震，防漏措施滴水不進，防洪標(biāo)準(zhǔn)按300年一遇設(shè)計
在水下掘進隧道，如何防止?jié)B水或坍塌呢？
中線建管局副局長鄭征宇說，盾構(gòu)機每前進1.6米，就要停下來“喘口氣”。施工人員要馬上給挖出的隧洞安裝鋼筋混凝土管片，7片弧形的管片緊貼隧洞一圈，正好是一個大圓。
管片完全由鋼筋混凝土澆筑，厚度達(dá)40厘米，完全可以支撐整個隧洞的壓力，不會發(fā)生坍塌。
在防漏方面，隧洞也有相應(yīng)的保護措施。首先是外部的管片，兩個管片通過插槽連接在一起，除了管片用防水材料制成外，邊緣地方還有橡膠條。這種橡膠條遇水就會膨脹，把管片連接得無一點縫隙，外部的水、泥沙根本進不來。
除了外部管片，中間還有一層鋼絲網(wǎng)，鋼絲網(wǎng)上面有保護膜，起到第二層防護作用。隧洞的內(nèi)襯則是第三層保護層。
王江濤說，根據(jù)國家地震局分析預(yù)報中心的地震危險性分析，穿黃隧洞場區(qū)地形復(fù)雜，地震設(shè)計基本烈度為7度，即整個設(shè)計和施工應(yīng)能夠承受住7度地震的考驗。
穿黃工程過河主體建筑物按黃河300年一遇洪水設(shè)計，按1000年一遇洪水校核；北岸河灘明渠及新、老蟒河交叉建筑物，按100年一遇洪水設(shè)計，按300年一遇洪水校核。
3—5年大修一次，檢修時放空隧洞的水，維修車輛直驅(qū)入洞
河底隧洞建成通水后，隧洞在地下，如何檢修呢？黃河南岸豎井800米傾斜隧洞，就是為此而特別設(shè)計建造的。
3450米的直隧洞，只允許有千分之一的傾斜度，而最后的800米傾斜隧洞，傾斜度達(dá)到4.91%。在黃河南岸豎井的地下32米處，盾構(gòu)機工作面開始向上傾斜，直到隧洞打通。
隧洞建成后，每年有15—30天檢修期，每3—5年將安排一次大修，每半年左右放空隧洞的水檢查一次。雙洞隧道內(nèi)直徑為7米，外直徑為8.7米，檢修時，維修車輛可直驅(qū)入洞。
