寫(xiě)在南水北調(diào)中線(xiàn)穿黃盾構(gòu)始發(fā)之際
長(zhǎng)江委主任蔡其華、副主任鈕新強(qiáng)陪同國(guó)務(wù)院南水北調(diào)辦公室主任張基堯考察丹壩加高工程
我國(guó)水利設(shè)計(jì)的新篇章
——寫(xiě)在南水北調(diào)中線(xiàn)穿黃盾構(gòu)始發(fā)之際
本報(bào)記者 顏超華 楊 林 特約通訊員 許立泉 萬(wàn)會(huì)斌
河南鄭州以西30多公里的李村，就是被譽(yù)為人類(lèi)歷史上最宏大的調(diào)水穿越大江大河工程——南水北調(diào)中線(xiàn)穿黃工程的施工地。登高望遠(yuǎn)，九曲黃河蜿蜒奔涌、拍石擊岸，浩浩蕩蕩昂首東去。
亙古未有的壯舉——南水北調(diào)中線(xiàn)干渠，將從此處穿越黃河。地上地下，一清一濁，中華民族兩條奔涌千年的母親河——黃河與長(zhǎng)江，將在這里實(shí)現(xiàn)創(chuàng)世紀(jì)立體交匯?！?
全長(zhǎng)4公里多的穿黃隧洞，是中線(xiàn)工程的關(guān)鍵性控制工程，舉世矚目。它凝聚著南水北調(diào)中線(xiàn)工程設(shè)計(jì)總負(fù)責(zé)單位——長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院（簡(jiǎn)稱(chēng)長(zhǎng)江設(shè)計(jì)院）幾代勘察設(shè)計(jì)工作者的心血和智慧，再次見(jiàn)證了我國(guó)水利工程設(shè)計(jì)的強(qiáng)大實(shí)力。
隧洞越天塹 清水向北流
天塹自古橫亙，穿黃前無(wú)來(lái)者，這是自然留給設(shè)計(jì)工作者的一道天大難題。
穿黃工程，南北距離長(zhǎng)達(dá) 19 ． 3 公里，一期工程年均調(diào)水 95 億立方米，后期調(diào)水 120~140 億立方米，每秒穿越的水量達(dá)到 320 立方米。與此同時(shí)，桀驁不馴的黃河，在鄭州段河勢(shì)呈現(xiàn)出非常典型的游蕩性，不同年份河道主槽在左右岸之間來(lái)回移動(dòng)，地質(zhì)條件復(fù)雜，水流的變化和泥沙的淤積也此起彼伏。
要穿越這樣一段河流，即保證輸水質(zhì)量又最大限度地減少技術(shù)難度，既讓黃河不影響調(diào)水水質(zhì)，又不讓工程影響原有的河勢(shì)和生態(tài)……世界級(jí)的工程誕生了世界級(jí)的難題。從一開(kāi)始，穿黃工程就有地上渡槽“飛渡”和地下隧洞“穿越”兩個(gè)不同的設(shè)計(jì)方案。采用任何一種方式穿黃，跨度之長(zhǎng)、難點(diǎn)之多，都為迄今為止國(guó)內(nèi)水利工程僅見(jiàn)。
承擔(dān)國(guó)家南水北調(diào)中線(xiàn)工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)任務(wù)的長(zhǎng)江設(shè)計(jì)院，如履薄冰、如臨深淵，慎之又慎，提出的隧洞穿黃方案——是從黃河河底 27~ 32 米深處，采用盾構(gòu)機(jī)，在地下開(kāi)挖襯砌形成直徑 7 米左右的過(guò)水通道，潛行 4 ． 25 公里，從而將南北兩岸的水渠聯(lián)結(jié)在一起。
同時(shí)設(shè)計(jì)兩套方案，是我國(guó)水利建設(shè)正在走向科學(xué)決策軌道的生動(dòng)表現(xiàn)。作為南水北調(diào)中線(xiàn)的技術(shù)總負(fù)責(zé)單位，長(zhǎng)江設(shè)計(jì)院承擔(dān)了中線(xiàn)工程的線(xiàn)路規(guī)劃、規(guī)模論證和總體方案設(shè)計(jì)，對(duì)中線(xiàn)工程的了解細(xì)致入微，在隧洞施工方面的經(jīng)驗(yàn)可謂駕輕就熟。而黃委設(shè)計(jì)院對(duì)黃河的認(rèn)識(shí)功力深厚，積累了大量對(duì)黃河河勢(shì)研究成果，對(duì)工程與黃河相互影響的經(jīng)驗(yàn)非常豐富。兩個(gè)單位聯(lián)手組成中線(xiàn)穿黃工程聯(lián)合設(shè)計(jì)組，共同進(jìn)行穿黃工程的設(shè)計(jì)、研究、論證，非常好的整合了技術(shù)資源，是穿黃方案科學(xué)決策的技術(shù)基石。
在將近 10 年的技術(shù)論證過(guò)程中，過(guò)河方案優(yōu)先考慮的是安全性、技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性。隧洞穿黃方案，不影響黃河河道走勢(shì)，抗地震特性?xún)?yōu)越，且施工機(jī)械、技術(shù)成熟，最先贏得了國(guó)家有關(guān)部門(mén)的初步認(rèn)可。經(jīng)過(guò)綜合論證， 2003 年 5 月，水規(guī)總院組織部分工程院士和專(zhuān)家簽署審查意見(jiàn)，“經(jīng)綜合比選，隧洞方案相對(duì)更為合理，可以在下階段中作為推薦方案”。
盾構(gòu)穿黃處 昔日大江流
按照穿黃工程采用的“雙線(xiàn)隧洞方案”，清澈的丹江水從丹江口水庫(kù)一路向北，在黃河岸邊扎一個(gè)猛子，在隧洞的保護(hù)下從地下穿越黃河。兩大江河之水，各自吟唱，不相驚擾。
若單論隧洞規(guī)模上說(shuō)， 7 米的直徑、 4 公里多的長(zhǎng)度在隧洞家族中并不少見(jiàn)。在水下采用盾構(gòu)法施工，更不是長(zhǎng)江設(shè)計(jì)院首創(chuàng)。但穿黃隧洞，還是以其獨(dú)特的功能開(kāi)創(chuàng)了工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域的諸多先河，吸引了世界的眼光。
世界上現(xiàn)有的地下隧洞施工技術(shù)相當(dāng)純熟，但無(wú)論是穿山還是過(guò)海，都是多用于交通運(yùn)輸。長(zhǎng)江設(shè)計(jì)院在沒(méi)有先例可循的條件下，創(chuàng)造性的采用盾構(gòu)技術(shù)在黃河松軟的河床上修建隧洞用于輸水，其思路之新，技術(shù)難度之大，讓國(guó)際工程設(shè)計(jì)界為之側(cè)目。黃河河床，以容易滲水的含水砂層和粉質(zhì)黏土為主，一旦挖開(kāi)洞穴，立刻就會(huì)有地下水滲入并引起洞壁坍塌。而盾構(gòu)邊掘進(jìn)邊構(gòu)筑隧洞襯砌的特點(diǎn)能很好地解決這個(gè)問(wèn)題。在反復(fù)比較了埋管法、沉管法、頂管法、盾構(gòu)法等諸多施工方法之后，長(zhǎng)江設(shè)計(jì)院最終下定決心采用盾構(gòu)法。在地下采用盾構(gòu)機(jī)械暗挖隧洞，不僅僅出于適應(yīng)黃河地層條件的考慮。盾構(gòu)施工完全在地下，不需要開(kāi)挖黃河河床表面、土方量小，對(duì)黃河河勢(shì)河床和防洪的影響降至最低。當(dāng)?shù)叵碌木蜻M(jìn)機(jī)揮戈猛進(jìn)的時(shí)候，地上的黃河依舊奔涌不息。
從黃河地下穿越的隧洞，面對(duì)的不僅僅是外部黃河水和河床對(duì)隧洞外層形成的壓力，穿黃隧洞內(nèi)每秒