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引汉济渭:秦岭隧洞TBM经历极致考验
- 发布时间:2021-03-02 10:53
- 来源:《建设机械技术与管理》杂志
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【概要描述】横穿秦岭打通一条近百公里的隧洞,将长江支流的汉江水引入黄河最大支流渭河,让长江、黄河在这里实现真正的“握手”。这一宏伟愿景目前正在有序施工中。陕西缺水,全省人均水资源占有量仅为全国平均的一半,且水资源分布极度不均。陕南的水资源占全省的71%,而关中和陕北的水资源仅占29%。因此,引汉济渭工程是实现陕西省水资源优化管理的南水北调工程,也是国家南水北调工程的重要补充。引汉济渭工程竣工后,将可基本满足西
引汉济渭:秦岭隧洞TBM经历极致考验
【概要描述】横穿秦岭打通一条近百公里的隧洞,将长江支流的汉江水引入黄河最大支流渭河,让长江、黄河在这里实现真正的“握手”。这一宏伟愿景目前正在有序施工中。陕西缺水,全省人均水资源占有量仅为全国平均的一半,且水资源分布极度不均。陕南的水资源占全省的71%,而关中和陕北的水资源仅占29%。因此,引汉济渭工程是实现陕西省水资源优化管理的南水北调工程,也是国家南水北调工程的重要补充。引汉济渭工程竣工后,将可基本满足西
- 分类:建设前沿
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- 来源:《建设机械技术与管理》杂志
- 发布时间:2021-03-02 10:53
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横穿秦岭打通一条近百公里的隧洞,将长江支流的汉江水引入黄河最大支流渭河,让长江、黄河在这里实现真正的“握手”。这一宏伟愿景目前正在有序施工中。
建设中的引汉济渭工程三河口水利枢纽
陕西缺水,全省人均水资源占有量仅为全国平均的一半,且水资源分布极度不均。陕南的水资源占全省的71%,而关中和陕北的水资源仅占29%。因此,引汉济渭工程是实现陕西省水资源优化管理的南水北调工程,也是国家南水北调工程的重要补充。
引汉济渭工程竣工后,将可基本满足西安、宝鸡等5个大中城市、11个县级城市,4个工业园区的用水需要,惠及数千万群众,同时可增加渭河生态水量,改善渭河流域生态环境。
记者了解到,引汉济渭工程由调水工程和输配水工程两部分构成。这项施工难度堪称世界第一的水利工程由黄金峡水利枢纽、三河口水利枢纽和秦岭输水隧洞三部分组成。
建设中的引汉济渭工程黄金峡水利枢纽
作为引汉济渭工程的“大动脉”,秦岭输水隧洞是人类从底部横穿世界十大山脉之一的秦岭的首次尝试,在引汉济渭工程建设中承担着不可或缺的作用,隧道长度、埋深等都居世界首位,施工难度堪称世界第一。隧道进口位于汉中市洋县汉江黄金峡水利枢纽坝后左岸,出口位于陕西省周至县境内黑河右岸支流黄池沟内,全长98.3公里,最大埋深2012米。
引汉济渭公司金池分公司副总工程师李玉邦告诉记者:“从2011年准备工程开建至今,隧洞已掘进了95.25公里,仅剩3.05公里就能全线贯通。目前处于埋深最大、岩石强度最高的秦岭主脊段,属于施工过程中最难啃的‘硬骨头’。”
打通秦岭输水隧洞的关键是TBM,即“全断面硬岩隧道掘进机”。根据岭北、岭南隧洞不同材质的岩石,引汉济渭分别购置两台TBM。以最高点为分界,分为岭南和岭北两个部分,通过TBM机相向贯通,最终达到严丝合缝的吻合。
秦岭隧洞TBM
在岭南隧洞,长320余米、直径达8余米的罗宾斯TBM,与隧洞内径的宽度相当,掘进过程中,TBM需先将坚硬的岩石按压扭碎,然后巨轮旋转,将碎岩石刮下来,宛若一条“钢铁巨龙”。
然而,即使是这条被誉为全球最先进、“通吃硬岩”的“巨龙”,面对石英含量高达96%的花岗岩,刀具刀盘也招架不住,磨损量一路飙升。曾有工人统计,一个星期内,TBM刀具更换数量高达123把,每只刀具重达400余斤,更换时间需要40分钟,若再遇上岩爆、落石砸坏刀具,那么对高温、高湿下作业的工人来说,实属一场极致考验。
高磨蚀硬岩、软岩大变形、不明有害气体……秦岭地下两千米的考验绝不仅限于此。中国工程院院士张建民曾指出,秦岭隧洞遇到了洞室地质能遇到的全部问题,采取的措施是目前世界范围内最先进的措施,安全稳妥实现秦岭隧洞贯通是最大的成功。
据悉,秦岭隧洞自开工以来,各类工程难题频繁出现。近一年来,岩爆灾害发生700余次,掘进设备平均每掘进两米就遭遇一次岩爆,工程复杂性及施工难度极为罕见。但在我国高技术加持下,秦岭输水隧洞施工未发生过一般及以上等级安全质量事故,掘进设备利用率长期稳定维持在40%以上,超过35%的世界平均水平。
除了频发的岩爆,极具破坏力的突涌水也是隧洞施工面临的难题。2016年,隧洞里发生了一次严重的突涌水,单日涌水量相当于一个中等县城的供水量。岭南段TBM主司机李源泉回忆:“当时喷射出十几米水柱,水位快淹没了TBM掘进机。水一来,隧洞就断电了,洞里没有任何可见光源,我们只能摸黑顺着皮带往外走,光滑的皮带很难踩稳,中途还有人几次摔到水里。”
黑暗中,工程部派人划着皮筏及时赶来救援。随后,又紧急找来专家到现场探查、研究抢险方案。工人们则轮换倒班,架着齐腰的深水架设管道和水泵,一面抽水排水,一面注入速凝浆堵水。经过日夜奋战,两个月后终于消除了水患。
“现在室外温度已经到了零下,但隧道内平均温度超过40摄氏度,相对湿度超过90%,如同一个巨大的桑拿房,”陕西省引汉济渭工程公司副总经理石亚龙介绍,“由于岩层坚硬,有的时候一天只能掘进10米。几年来,工人师傅们轮班24小时不间断作业,目前已经进入到最后阶段。”
除TBM掘进外,引汉济渭工程还采取了大量的高科技技术。针对复杂的地质情况,建立了变形监测自动化系统,可接受北斗、GPS、格洛纳斯、伽利略四种全球定位系统的卫星数据,实现对工程高频次、稳定、准确的观测。
同时,工程联合清华大学研发了无人驾驶碾压混凝土智能筑坝技术,实现水利工程建设的电气化、数字化、网络化、智能化建造,不仅提高了碾压混凝土质量和筑坝效率,也为三河口、黄金峡水利枢纽建设的进度提供有效保障。
另外,大坝变形自动监控管理系统将变形监测精度提高到0.02毫米,能够有效捕捉大坝的微小变形。大坝施工跟踪反演分析系统、混凝土加浆振捣系统、灌浆质量监控管理系统等也都在保障这项世界级工程顺利推进。
据石亚龙介绍,工程总调水规模15亿立方米,电站总装机容量18万千瓦。工程竣工后,将归还原被大量挤占的300万至500万亩耕地的农用水,并且可有效改变关中超采地下水、挤占生态水的状况,实现地下水采补平衡,防止城市环境地质灾害。
(责任编辑:休鱼)
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