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    石破天驚 引漢濟渭

    陜西南水北調引漢濟渭工程

    98.3千米長的秦嶺輸水隧洞

    昨日上午實現全線貫通

    是奇跡 是史詩

    這是人類歷史上首次

    從底部橫穿秦嶺

    長江黃河水系將在這里“握手”

    能攻堅 敢克難

    秦嶺輸水隧洞最大埋深2012米

    巖爆、高溫、涌水……施工難度高

    工程創下多項世界紀錄

    功當代 利千秋

    15億立方米漢江水將潤澤關中4城

    造福超過1400萬人

    同時還將為陜北“解渴”

    世紀工程跨越30年

    1992年

    提出設想

    2004年初

    進入建議書階段

    前期工作開始啟動

    2014·9·28

    引漢濟渭工程獲批

    進入全面實施階段

    2017·11·25

    引漢濟渭秦嶺隧洞出口段6500米隧洞正式貫通

    刷新了隧道獨頭通風世界紀錄

    2020·11·12

    黃金峽水利樞紐成功截流

    2021·11·24

    引漢濟渭二期工程北干線

    下穿黑河輸水管道工程正式開工

    2022·2·22

    秦嶺輸水隧洞全線貫通

    全長98.3千米

    最大埋深2012米

    引漢濟渭秦嶺輸水隧洞

    昨全線貫通

    這是人類歷史上首次從底部橫穿秦嶺

    2月22日,穿越秦嶺近百公里,黃河最大的支流渭河與長江最大的支流漢江“握手”。

    上午11時17分,嶺南隧道內粉塵彌漫,隨著清晰的倒塌聲,TBM(隧道硬巖掘進機)刀盤破巖而出,嶺南嶺北再無隔閡,引漢濟渭秦嶺輸水隧洞實現全線貫通,這是人類歷史上首次從底部橫穿中國南北方分界線之一的秦嶺。

    “洞穿秦嶺”難度有多大?

    人類首次嘗試從底部橫穿秦嶺

    創多項世界紀錄

    秦嶺輸水隧洞是引漢濟渭工程的關鍵控制性工程,全長98.3千米、最大埋深2012米的特長輸水隧洞,亦是人類從底部橫穿秦嶺的首次嘗試,創造了深埋超長世界第一、TBM單機連續掘進世界第一等多項世界紀錄。隧洞設計流量70立方米每秒,縱坡1/2500。秦嶺輸水隧洞穿越地區地質條件極其復雜,常年溫度超過40℃,相對濕度高達90%,各類地質災害綜合疊加發生,眾多院士、專家評價為“綜合施工難度世界罕見”。

    受地質地形等條件限制,秦嶺輸水隧洞采取鉆爆法和隧道硬巖掘進機(TBM)聯合施工,其中鉆爆法施工63.3千米,TBM施工35千米。在TBM施工段,先后遭遇強巖爆、超強巖爆、斷層塌方、突涌水、高溫高濕、有害氣體等地質災害。據統計,累計發生巖爆4000余次,其中中等等級以上3000余次,最大震級1.6級。省引漢濟渭公司聯合國內高??蒲性核?,開展相應技術研究和應用,確保隧洞施工未發生一起較大及以上安全事故?!耙凉h濟渭隧洞施工巖爆預警與防治”成果獲得中國巖土力學與工程學會科學技術獎(科學技術進步獎)一等獎。

    針對秦嶺輸水隧洞超長施工通風難題,引漢濟渭創立了完整的超長隧洞TBM法和鉆爆法新的施工通風成套技術體系,創造了鉆爆法無軌運輸施工通風距離7.2千米、TBM法獨頭掘進施工通風距離16.5千米的世界紀錄。

    引漢濟渭工程有多重要?

    將為1411萬人提供生產生活用水

    解決關中乃至陜北缺水的問題

    引漢濟渭工程又稱陜西南水北調工程。該工程從長江流域、陜西漢中境內的漢江及其支流子午河取水,通過隧道穿越秦嶺,調往黃河流域的關中平原,以解決陜西關中乃至陜北缺水的問題。工程項目包括調水工程、輸配水工程,其中調水工程由漢江、子午河、秦嶺特長隧洞組成;輸配水工程由南干線、過渭干線、渭北東干線和西干線組成。

    本次貫通的秦嶺特長隧洞是全線主骨架控制性工程,中鐵第一勘察設計院集團有限公司承擔了其中82公里越嶺段主體隧洞的勘察設計。該段落共布置10座支洞輔助主洞施工,兩端及支洞采用鉆爆法施工,穿越秦嶺主脊(越嶺段)35公里則采用TBM施工。

    秦嶺輸水隧洞工程建成后,每年將有約15億方漢江水輸入關中地區,可滿足西安、咸陽、渭南、楊凌等4個城市,西咸新區的5個新城,興平、武功、三原等11個縣級城市及渭北工業區的用水需要,為1411萬人提供生產生活用水,對于優化陜西省水資源配置,統籌關中陜北用水,完善國家水網,維護渭河流域生態環境健康,支撐全省經濟發展和國家“一帶一路”建設,具有重要作用和意義。

    引漢濟渭秦嶺輸水隧洞全線貫通,標志著引漢濟渭工程關鍵控制性工程取得重大勝利,引水進西安的目標更進一步,漢水穿越秦嶺潤澤秦川大地的美好愿景指日可待。

    對秦嶺四寶有沒有影響?

    線路設計繞避保護區

    為生態保護更改施工方案

    秦嶺素有“中央水塔”之稱,鐵一院在方案設計之初,針對朱鹮、大熊貓、金絲猴、羚牛等野生動物活動頻繁區域做了大量科學細致的調查,通過線路繞避以及嚴禁設置施工支洞等一系列措施,最大限度減少對野生動物的影響;設計采用的“高效沉淀池+過濾池+活性炭處理”工藝,確保隧洞施工排水處理后達到地表Ⅱ類水質標準。

    引漢濟渭工程橫跨長江、黃河兩大流域,其中關鍵控制性工程——秦嶺輸水隧洞工程,從規劃之初就將環保理念融入各個環節,堅持生態優先,建設與保護并重,以實際行動踐行綠色發展理念,當好秦嶺生態衛士。整個引漢濟渭工程途經朱鹮、天華山、周至、黑河等多個國家級、省級自然保護區,點多、面廣、區域生物資源豐富,施工環保管理難度極大。全力做好秦嶺生態環境保護,打造經得起時間考驗的生態文明工程,成為貫穿引漢濟渭工程的重要議題。

    曾參與和主持引漢濟渭工程規劃設計主要工作的陜西省水利廳原總工程師孫平安表示,近百公里送水線路,是從當年專家組考察的近10條線路中遴選出來的,規劃設計除綜合考慮經濟、利用最大化等因素外,把對秦嶺生態保護放在首位。

    為盡可能地避開動物的活動范圍,設計團隊還對線路進行了局部的改線和優化。中鐵第一勘察設計院集團有限公司引漢濟渭輸水隧洞總設計師李凌志表示:“在方案研究之初,為了滿足施工需要,我們對嶺南最早采用的是一條1500米深的豎井方案。經過詳細調查,這個豎井的洞口施工區域離野生動物棲息地比較近,為了避開棲息地,減少對動物的影響,我們最終采用了4號斜井方案。4號斜井長達5800米,投資較1500米的豎井大幅增加,但是對野生動物的影響降到了最低?!?/span>

    記者見證

    嶺南隧洞現場貫通瞬間

    掌子面粉塵彌漫 能見度為零

    2月22日上午11時,嶺北隧洞內的TBM(隧道硬巖掘進機)設備快速轉動,似乎想要快點鑿破最后那層“窗戶紙”,早一刻實現嶺南嶺北世紀會面。

    嶺南隧道內,眾人望眼欲穿,轟鳴刺耳的機器聲和高濕、高溫此刻大家好像都感覺不到了,隨著時間的推進,11時15分左右,機器的鑿破聲愈來愈強烈震撼,整個嶺南隧洞掌子面瞬間被濃厚的粉塵充斥,并逐步擴散,整個隧洞內一時間能見度為零,隨著轟鳴爆破的聲音接連響起,刀盤破巖而出,嶺南嶺北再無隔閡。

    華商報記者在嶺南掌子面現場看到,濃厚的粉塵彌漫了整個隧洞,整個過程持續了近一小時。引漢濟渭輸水隧洞總設計師李凌志表示,他隨后了解到的情況是,在貫通的同時隧洞內還發生了威力不小的巖爆,所幸人員平安?!皫X南粉塵彌漫最主要的原因在于巖石太硬,埋深太大,最后的隔閡有點像‘鍋盔’,中間薄,周邊厚,再加上嶺北掘進的時候通風系統一直在吹,在整體倒坍前后,粉塵瞬間爆發?!?/span>

    華商專訪

    華商專訪中鐵第一勘察設計院

    引漢濟渭秦嶺隧洞總設計師李凌志

    西安市民年底有望喝上漢江水

    引漢濟渭秦嶺隧道貫通后,華商報記者專訪了中鐵第一勘察設計院集團有限公司引漢濟渭秦嶺隧洞總設計師李凌志,他揭秘了不少工程背后的故事。

    華商報:您能否講述引漢濟渭工程的規劃布局以及當初選線的難度,施工中面臨穿越秦嶺遇到的難度。

    李凌志:首先要面臨的是項目規劃布局,也就是頂層設計,引漢濟渭要將漢江水調入關中,就需要穿越秦嶺山脈,而秦嶺作為我國南北分水嶺,東西延綿約1600公里,南北寬達100-150公里,高差大、山體渾厚,使得工程規劃和布局難度空前。

    項目實施初期,我們對嶺南蒲河峪口至嶺北黑河東側黃池溝、就峪、田峪、澇峪和化羊峪5大峪口650平方公里的范圍進行有壓和自流2種不同調水方式、3個不同縱坡和不同施工方法等15個方案進行全面踏勘和研究,研究的線路總長達850公里,目的是不漏掉每一個有價值的方案,最終選定了洞線最短、地質條件最好、對自然環境影響最少和投資最省的方案,就是目前這個98.3公里的越嶺方案,至此越嶺方案“大框架雛形”基本形成。

    華商報:貫通時我們在嶺南掌子面現場遇到了粉塵問題,再次深刻感受到隧洞深處的通風重要性,您能否介紹下通風在此次工程中的重要作用?

    李凌志:施工通風歷來是長大山嶺隧洞施工中面臨的一大難題,施工通風是長大隧洞工程的命脈,好比人的呼吸系統,如何對洞內污濁空氣進行高效稀釋、稀釋到何種程度,是工程實施的成敗所在。我們普通人乘坐高鐵或汽車進入隧道,感到很舒適,是因為隧道貫通后洞內空氣形成了對流、比較長的隧道還設有運營通風系統,而在建隧洞前方是“死胡同”,這樣就需要安全可靠的施工通風才能保障洞內施建設者和設備的需要。

    秦嶺隧洞嶺脊段施工通風距離長,鉆爆法施工段最長施工通風7.2公里,而之前工程實踐4~5公里;硬巖掘進機施工段獨頭通風距離最長16.5km,而之前11~13公里。無論是鉆爆法,還是硬巖掘進機法,通風距離均遠遠超越了現有的工程實踐,鮮有類似工程實例。加之埋深大、地溫高(預測最高達41℃),使得施工通風難度極大。秦嶺隧洞施工過程中通過科研創新發展并應用了分段接力式施工通風成套技術,極大地提升了施工通風距離,成功解決了工程現場難題,確保了工程的順利實施。

    華商報:普通讀者應該如何理解鉆爆法和硬巖掘進機掘進法?

    李凌志:山嶺隧洞施工常用有兩種方法,鉆爆法和硬巖掘進機法。鉆爆法就是通過鉆孔——裝藥——爆破開挖巖石的方法。鉆爆法因其靈活方便、經濟實用在地質條件相對復雜的中短隧道施工中占有絕對的地位。隧道掘進機又稱“硬巖掘進機”,是一種主要在硬質巖體中修筑隧道的機械(是一種靠刀盤旋轉破巖推進+隧道支護與出渣同時進行+并使隧道全斷面一次成型的大型施工機械),相對于傳統鉆爆法具有“高效、優質、安全、環?!钡膬烖c,在地質條件允許的長大隧道施工中用得比較多。

    引漢濟渭地跨陜南和關中兩個區域,要實現漢江水送入關中,就必須要穿越秦嶺天然屏障,而秦嶺又是我國南北的分水嶺,東西延綿約1600公里、南北寬達100至150公里,海拔多為1500至2500米。在項目規劃之初,就對秦嶺隧洞采用硬巖掘進機施工還是常規鉆爆法施工進行了長達數年的反復比選論證,最終確定對秦嶺隧洞進出口段地形起伏較小、隧洞埋深相對較淺、地質條件適宜、施工輔助坑道和施工道路布置方便的總長約63公里采用靈活方便、投資較省的鉆爆法施工;對于埋深大(最大埋深2012米)、長距離堅硬巖石(硬質巖占比高達78%,巖石抗壓強度最高達307MPa,比普通鋼板還要硬)、洞線兩側4公里范圍輔助坑道設置異常困難、常規鉆爆法無法解決的、位于秦嶺環保區的主脊35千米段采用“高效、優質、安全、環?!钡摹傲嫜览X特別能啃硬骨頭”的硬巖掘進機施工,秦嶺隧洞最終選擇的也就是目前咱們看到的“硬巖掘進機+鉆爆法”的施工方案。

    華商報:我們在貫通現場還有一個非常驚訝的感觸:嶺北的TBM硬巖掘進機刀頭非常精準地出現在嶺南的掌子面,很好奇引漢濟渭工程是怎樣完成98.3千米的長距離精準貫通的?

    李凌志:這就是秦嶺隧洞修建面臨的另外一個難題——長距離精準測量。精準測量對于長大隧洞工程質量有著決定性作用,隧洞施工中只有高精度測量才能避免高程方面上下錯臺、平面左右錯位的“穿袖子”現象。就好比夜行的兩個人直線短短幾米精準會面都很難實現,精準測量對于隧洞就好比目前的“導航”,而秦嶺隧洞主脊段40公里的精準貫通,主要攻克點位于4號~5號的27.3公里,超越目前國內最長的遼寧大伙房水庫12.8公里,超越國外的冰島卡拉杰卡水電站16.2公里,同時超越目前國內現行規范規定的20公里的長度;秦嶺隧洞通過科研攻關創建了集多源構網、加測陀螺邊、自由測站設立等技術為一體的平面控制測量體系,成功解決了本工程面臨的已有技術手段無法滿足要求的困境,實現了相向貫通測量長度27.3公里精準貫通,解決了工程建設的實際需求。

    除此以外,在施工中先后解決了長距離硬巖掘進、高地應力巖爆、軟巖卡機脫困、斷層破碎帶、突水涌泥和超前地質預報等一系列難題,現在看來當初選定的施工方法、通風方案等都很好地踐行了國家碳中和碳達峰戰略。

    華商報:在工程建設期間,對您來說有哪些印象比較深刻的事情?

    李凌志:很多難忘的時刻都歷歷在目,就像昨天剛剛發生過一樣。記得我第一次在隧洞內經歷巖爆時,首先感到吃驚和震撼,巖爆原來是這樣的、能量這么大;瞬間又轉為恐懼、害怕,畢竟太突然、威力又這么大;再后來就是擔心和著急,擔心隨時發生的巖爆傷及現場的建設者和設備,著急的是必須面對巖爆這個世界級難題,必須盡快研究解決方案,拿出切實可行的措施,最大可能的降低風險,保證安全。

    我一共乘皮筏子進洞搶險3次,清晰地記得第一次涌水進洞搶險是2011年12月6日,當時水量1.5萬方,由于涌水洞電力線路中斷,漆黑一片,我們一行5人乘坐2個皮筏子,大約劃了半個小時到達掌子面,找到出水點,大約碗口那么大,從隧洞邊墻底部向外涌,我們出洞口后連夜研究制定搶險方案,采用“排堵結合、先排后堵”的原則進行處理,治理后效果良好。正是這些數十年如一日的秦嶺深處引水人的堅守與努力,才能攻堅克難迎來今天激動人心的貫通時刻。

    華商報:很多市民都很好奇,引漢濟渭秦嶺輸水隧洞貫通后,西安能馬上喝上漢江水嗎?

    李凌志:大家的迫切心情可以理解,但還不能馬上喝上漢江水,兩臺龐然大物(TBM硬巖掘進機)還需要拆卸并運出洞外、隧洞還有襯砌內部裝修等后續工程需要完成。西安市區有望今年年底喝上甘甜的漢江水。

    華商報:引漢濟渭秦嶺輸水隧洞貫通后,下一步的工作重點是什么?

    李凌志:秦嶺隧洞貫通標志著引漢濟渭一期調水工程接近尾聲,接下來就是抓緊建設二期和三期配水工程。二期和三期作為引漢濟渭的輸配水工程,分南北兩條干線,南干線全長171公里,主要受水區域自西向東主要有周至、鄠邑、長安、灞橋、臨潼、渭南和華州;北干線長約131公里,主要有武功、興平、咸陽、空港新城、秦漢新城、三原、高陵、閻良和富平。 (轉自:華商報)

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