中部引黃工程施工現(xiàn)場。
7月20日,隨著TBM1標(biāo)隧洞的全線貫通,標(biāo)志著大水網(wǎng)中部引黃工程201公里的總干線全線貫通,為年內(nèi)實(shí)現(xiàn)自忻州保德天橋水電站至呂梁中陽縣的全線通水奠定了基礎(chǔ)。
中部引黃工程是山西大水網(wǎng)四大骨干工程之一,是覆蓋市縣廣、綜合效益顯著的民生水利工程,其輸水線路長、投資規(guī)模大、受益人口眾多。工程建成后,可新增和改善灌溉面積150萬畝,受益人口達(dá)320萬,將有效緩解沿線農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生態(tài)供水緊缺的矛盾,對改善我省水資源緊缺、應(yīng)對中部旱情有重要意義。
工程自2012年8月開工以來,面對隧洞長、埋深大、涌水量大、地質(zhì)條件復(fù)雜等諸多不利因素,工程參建各方攻堅(jiān)克難,取得了一個(gè)個(gè)重大進(jìn)展。
隧洞建設(shè)長度前所未有
中部引黃工程區(qū)位于黃河流域,以呂梁山脈中脊為界,西部為入黃支流水系,東部為汾河水系。該工程是山西大水網(wǎng)工程“兩縱十橫”中的第四橫,工程沿線涉及忻州、呂梁、臨汾和晉中4市17縣(市、區(qū)),由水源工程、輸水工程兩部分組成。
中部引黃工程99%為地下工程,其中隧洞建設(shè)總長度501.5公里,是萬家寨引黃工程隧洞長度(202公里)的2倍多;單洞隧洞長度241公里,為世界之最。隧洞平均埋深300米,最大埋深697米,98條施工支洞中有41條為絞車出渣,最大提升高度610米。隧洞開挖多采用鉆爆法施工,施工隧洞長度428.56公里,對處于自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的高埋深洞段采用3臺掘進(jìn)機(jī)(TBM)施工,掘進(jìn)總長約為73公里。
由于隧洞埋深大、長度長,洞內(nèi)出渣、混凝土運(yùn)輸、人員進(jìn)出施工掌子面等難度隨著掘進(jìn)深度呈幾何倍增加,支洞與主洞高差50米至610米不等,進(jìn)出一次隧洞相當(dāng)于從每層高為3米樓房的16層到203層,TBM施工標(biāo)段掘進(jìn)長度達(dá)20多公里,進(jìn)出一次隧洞需要5—6小時(shí),施工之艱,可想而知。
施工過程中,多次穿越斷層、煤系地層、泉域、富水沙礫石層、高承壓水巖層等不良地層,以及淺埋段穿公路、鐵路、河流等特殊洞段及自然保護(hù)區(qū),施工中需要克服和解決涌水、突泥、塌方、巖爆、瓦斯等多種突發(fā)問題,導(dǎo)致施工難度加大,安全風(fēng)險(xiǎn)高。截至目前,工程共發(fā)生穿不良地質(zhì)洞段1327次,其施工難度在我省水利建設(shè)史上尚不多見。
“工程自開工建設(shè)以來,參建各方包括建管局、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、施工單位、設(shè)備制造商等上萬人經(jīng)過近8年2900多個(gè)日日夜夜,在克服了施工戰(zhàn)線長、地質(zhì)條件復(fù)雜、安全風(fēng)險(xiǎn)高、協(xié)調(diào)難度大等困難后,制約工程建設(shè)的重點(diǎn)、難點(diǎn)問題逐一被突破,工程建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn),工程質(zhì)量總體可控,安全生產(chǎn)形勢平穩(wěn)向好,各項(xiàng)工作都取得了階段性成果?!敝胁恳S工程建設(shè)管理局局長張成軍說,目前隧洞開挖已完成481.4公里,完成率96%。
地下泵站建設(shè)難度國內(nèi)罕見
中部引黃工程于2016年被列入國家172項(xiàng)節(jié)水供水重大水利工程項(xiàng)目,泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程200米,布置7臺水泵機(jī)組,總裝機(jī)容量9.9萬千瓦。
水源工程地處黃河沿岸,地質(zhì)情況復(fù)雜,多以灰?guī)r、泥灰?guī)r、泥巖為主,工程取水樞紐及地下泵站均處于天橋泉域排泄區(qū),地下洞室大多處于地下水位線以下,各地下開挖面滲涌水量較大,堵排水難度與風(fēng)險(xiǎn)極大,日排水量最高達(dá)13.5萬立方米,國內(nèi)罕見,施工洞群多次遇到突發(fā)較大涌水,日平均涌水量達(dá)3.3萬立方米。同時(shí),水源工程地下廠房規(guī)模為國內(nèi)泵站之最,單機(jī)流量大、揚(yáng)程高、泥沙含量多,水泵磨蝕問題突出。
水源工程取水口位于天橋水電站左壩頭,面朝天橋水電站庫區(qū),背靠249省道,要在極為有限的不足20米寬的巖體內(nèi)布置取水口建筑物,既要保證天橋水電站安全運(yùn)行,還要確保249省道路面暢通和邊坡穩(wěn)定,施工難度及風(fēng)險(xiǎn)極大。
為確保圍堰施工的穩(wěn)定及安全,參建各方邀請省內(nèi)外專家對取水口圍堰布置及加固方案進(jìn)行討論,確定采取帷幕灌漿、鋼管樁、模袋混凝土及基坑內(nèi)支撐等措施,提高巖坎的穩(wěn)定性及防滲性能,圓滿完成取水口施工任務(wù)。
2018年12月29日,中部引黃工程泵站首臺機(jī)組上水運(yùn)行,并試通水至興縣。今年年底,工程將具備向沿線保德、興縣、臨縣、離石、柳林5縣(區(qū))年供水2.54億立方米的能力。呂梁市副市長尉文龍說:“引來黃河水后,將會潤澤我們沿線10個(gè)縣區(qū),有效緩解呂梁山區(qū)的缺水難題?!?br style="-webkit-tap-highlight-color: transparent;"/>
TBM施工克服重重困難
中部引黃工程3個(gè)TBM施工標(biāo)段,分別在總干(TBM1標(biāo)、TBM2標(biāo)相向?qū)Υ颍┖蜄|干(TBM3標(biāo)),TBM1標(biāo)曾取得2016年單年完成TBM掘進(jìn)10.5公里,最快單月進(jìn)尺1411米的佳績,創(chuàng)國內(nèi)雙護(hù)盾最快月施工紀(jì)錄和年施工紀(jì)錄。但從2017年以來,隧洞施工逐步深入到黑茶山自然保護(hù)區(qū)腹地,由于地表自然覆蓋條件好,隧洞埋深大,洞線穿越天橋泉和柳林泉兩大泉域,隧洞涌水量較大,導(dǎo)致工程施工難度增加。
2018年7月23日0時(shí)左右,由省水利建筑工程局有限公司承建的中部引黃TBM2標(biāo)突發(fā)泥沙涌水,涌水量約800立方米/小時(shí),最高達(dá)到1400-1700立方米/小時(shí),且攜帶大量泥沙、石塊。涌水情況發(fā)生后,施工單位全體人員迎難而上,與業(yè)主、設(shè)計(jì)單位共同研究應(yīng)對方案,以最快的速度排除險(xiǎn)情并恢復(fù)正常掘進(jìn)。
在施工過程中,參建各方多次組織召開國內(nèi)TBM專家會,不斷優(yōu)化施工堵、排水方案。除此以外,施工單位不斷創(chuàng)新施工方法,對通風(fēng)系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、皮帶機(jī)出渣運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行全方位優(yōu)化設(shè)計(jì),攻克了全洞段23.9公里的獨(dú)頭通風(fēng)、超長距離無中間閉合點(diǎn)測量和超長距離連續(xù)皮帶機(jī)出渣3項(xiàng)重大技術(shù)難題。
TBM2標(biāo)承攬的掘進(jìn)施工任務(wù),總長23361米,是國內(nèi)外TBM獨(dú)頭掘進(jìn)隧洞中最長的距離?!笆┕み^程中,我們克服了卡機(jī)、涌水、涌沙、堅(jiān)硬巖段等困難,并在掘進(jìn)過程中獨(dú)創(chuàng)大坡度、長距離運(yùn)輸機(jī)械,滿足TBM施工過程中大坡度工況下長距離運(yùn)輸?!笔∷ㄖこ叹钟邢薰军h委書記、董事長郝志亮說。
去年7月,TBM2標(biāo)在完成自身合同掘進(jìn)任務(wù)后不停歇向TBM1標(biāo)方向繼續(xù)掘進(jìn),最終TBM2標(biāo)累計(jì)幫助TBM1標(biāo)掘進(jìn)2400米,掘進(jìn)總長達(dá)25704.32米,是迄今為止獨(dú)頭掘進(jìn)里程最長的TBM施工隧洞,創(chuàng)下了TBM獨(dú)頭掘進(jìn)新的世界紀(jì)錄。
“中部引黃工程總干線的順利貫通,是在極其艱難的條件下實(shí)現(xiàn)的,這是全體建設(shè)者堅(jiān)持不懈、奮力拼搏的結(jié)果。下一步,各參建單位將把工程收尾工作做好、做細(xì)、做實(shí),努力將中部引黃工程打造成一項(xiàng)‘精品工程’?!笔∷麖d廳長常建忠說。
本報(bào)記者范珍