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          圖片名稱

          南水北調中線:千里奔流締造水利工程奇跡


          發布時間:

          2015-09-25

          核心提示:世界首次大管徑輸水隧洞近距離穿越地鐵下部、世界規模最大的U形輸水渡槽工程、國內穿越大江大河直徑最大的輸水隧洞……南水北調工程堪稱一本“水利大全”,不僅創造了無數世界之最,更彰顯著我國工程建設的技術和水平。

          “南方水多,北方水少,若有可能,借點水來也是可以的?!?0多年前,毛澤東主席視察黃河時說的一句話,隨著12月12日丹江口水庫閘門的開啟,成為現實。

          清澈的漢江水,千里奔流,蜿蜒北上,一路翻山越嶺、跨江渡河,歷盡艱險,在中國的水利版圖上勾勒出一條新“命脈”,也抒寫了中國水利工程的新篇章。

          世界首次大管徑輸水隧洞近距離穿越地鐵下部、世界規模最大的U形輸水渡槽工程、國內穿越大江大河直徑最大的輸水隧洞……南水北調工程堪稱一本“水利大全”,不僅創造了無數世界之最,更彰顯著我國工程建設的技術和水平。

          飛“渠”在天

          湍河渡槽工程

          世界規模最大U形輸水渡槽工程

          為確保水質,南水北調中線干渠全程不與任何河流交匯,或從上方渡槽跨越,或從下方隧洞穿過。也正因此,湍河渡槽有了“千里干渠第一跨”之稱。

          漢江水北上,到達河南省鄧州市十林鎮張坡村和趙集鎮冀寨村之間時,與湍河相遇。這次渡河,選擇的是從湍河上方渡槽跨越。而渡槽,其實就是走水的高架橋。

          湍河渡槽工程是南水北調中線干線控制性工程,無論內徑、單跨跨度、流量都是世界之最。工程全長1030米,共18跨,單跨重量達1600噸。槽身為相互獨立的3槽預應力混凝土U形結構。通水后,每秒將會有350至420立方米的水從這里流向北京,5秒鐘可以注滿一個標準游泳池,1.5小時就能注滿一個昆明湖。

          湍河渡槽工程于2010年12月28日正式開工,2013年9月28日主體工程正式完工。

          托水而行

          沙河渡槽工程

          萬米“巨龍”創世界之最

          沙河渡槽工程位于河南省魯山縣境內,是整個南水北調中線工程中規模最大、技術難度最復雜的控制性工程之一,是目前世界上綜合規模最大的渡槽工程。因其作用類似于城市里架設的立交橋,又被形象地稱之為輸水的“立交橋”。

          相比起湍河渡槽而言,總長11.9公里的沙河渡槽不僅更長,而且結構更為復雜,過水斷面由梁式渡槽、箱基渡槽及落地槽三種結構形式組成。工程起點位于沙河南至黃河南段,終點設在魯山坡流槽出口50米處,與南水北調中線魯山北段設計單元相接,單槽重量達1200噸,U形結構的槽身最大高度9.6米,遠大于一般橋梁的箱梁高度。同時,大跨度薄壁雙向預應力結構的槽身空間受力復雜,架設難度極大,因多項工程指標排名世界第一而被譽為“世界第一渡槽”。

          歷史“會面”

          穿黃工程

          長江、黃河終聚首

          千百年來,中國的兩大“命脈”長江、黃河,自西向東,奔流而去,滋養著中華兒女,繁衍出華夏文明,卻從未相逢。如今,南水北調中線工程的實施,讓不可能成為可能,長江最大支流漢江水隨著渠道一路北上,成就了長江水與黃河相交而過的機緣。

          漢江水自渠首而出,一路自流向北,與黃河相逢于河南鄭州以西30公里處。在這里,如何渡河北上卻成為一大難題?!按S不通,千里無功?!贝S工程被視為南水北調中線的咽喉,是所有項目中施工難度最大的工程。其任務是將中線調來的長江水從黃河南岸輸送到黃河北岸,向黃河以北地區供水,同時在水量豐沛時可向黃河相機補水。

          在早期論證設計過程中曾有兩個方案:在黃河上方修建渡槽和開鑿河底隧洞。經過十多年的科學論證,最終選定隧洞方案。該方案最大的優點是可以悄悄通過黃河底部,對黃河沖淤變化、河勢改變、生態與環境的影響不大,為該河段開發留有較大余地。

          但隧道方案也面臨著重重困難。穿河隧道深埋于黃河河床下23—35米深處,施工中需要用到盾構機,如何讓龐大的盾構機在地下作業呢?為了解決這一難題,施工人員首先在黃河北岸打了一口巨大的豎井。豎井為大型圓筒結構,建于黃河河灘地中細砂強透水地層中,內徑16.4米,井深50.5米。設計流量為265立方米每秒,加大流量為320立方米每秒,井壁為雙層結構,外層為地下連續墻形式,厚1.5米,深76.6米;內層為0.8米厚鋼筋混凝土現澆襯砌,采用逆作法施工?;庸こ桃幠V?、開挖之深、地質條件之復雜、工作難度之高,均為國內之最。

          但是穿黃所遇到的困難遠不止于此。在全長19.3公里的穿黃工程中,最難的當屬4.2公里的穿黃隧洞段。穿黃工程本身所在地區地質條件復雜,位于地震區,且河床為沙構、水流變化紊亂等。為了應對這些不利條件,南水北調中線穿黃工程開創性地設計了具有內、外兩層襯砌的兩條長4250米的隧洞,內徑為7米。外層為厚0.4米拼裝式管片結構襯砌,內層為厚0.45米鋼筋混凝土預應力襯砌,兩層襯砌之間采用透水墊層隔開,內、外襯砌分別承受內、外水的壓力。簡單地說,穿黃隧道需要先修一條類似公路隧道的通道,形成一個外保護層。在這個“公路隧道”(外襯)里,再放入一條內徑稍微小的通水管道(內襯)用于輸水。兩條管道中間的空間,則用于應急排水,即輸水管。萬一漏水了,就通過這里面排出去。這種結構形式在國內外均屬先例。

          穿黃工程于2005年9月27日開工建設,2010年3月竣工,2014年9月15日穿黃隧洞充水試驗取得圓滿成功。南水北調中線穿黃雙線隧洞全線貫通,開創了我國水利水電工程水底隧洞長距離軟土施工的新紀錄,是我國第一條穿越黃河的輸水隧道,也是國內在飽和水位下埋深最大的一次盾構穿越,堪稱人類歷史上最宏大的穿越大江大河工程。

          據悉,穿黃隧洞建成后,每年將有15—30天的檢修期,每3—5年將安排一次大修,平均每半年放水檢查一次。

          暗“潮”涌動

          北京段西四環暗涵工程

          大管徑輸水隧洞的地鐵穿越

          當漢江水流過千里,來到末段北京時,又面臨一個世界性施工難題——通水的暗涵要穿越北京五棵松地鐵站,并且不能影響地鐵的安全運營。

          南水北調中線北京段西四環暗涵工程,南接盧溝橋暗渠,北至頤和園團城湖,全長12.64公里,為兩孔、內徑4米的鋼筋混凝土圓涵,呈南北走向,與東西向的地鐵五棵松車站近于直交,是南水北調北京段的最后控制性工程。該工程在北京四環主路下穿越,沿途共穿越23座跨線橋、8座人行天橋、70余條各類市政管線、4條河流、2處鐵路等各類大型建筑物,其中最關鍵的節點就是五棵松地鐵站。

          這是世界上第一次大管徑淺埋暗挖有壓輸水隧洞從正在運營的地下車站下部穿越。在確保地鐵安全運營的前提下,暗涵要從下部穿越五棵松地鐵站,暗涵拱頂距地鐵站結構底板距離僅有3.67米,稍有不慎就會影響地鐵安全運營。這也使該段工程成為南水北調北京段最大難點,也是最關鍵的安全、技術節點。

          為保證供水安全,工程最終采用了雙管輸水方案,即工程主體采用2孔方涵和2孔并行圓洞的輸水方式,由永定河倒虹吸進水閘控制,并且單孔可獨立運行。

          南水北調中線北京段西四環暗涵工程總投資10.99億元。2005年5月28日開工;2007年11月23日,西四環暗涵穿五棵松地鐵站工程勝利貫通;2008年4月20日主體完工,創下暗涵結構頂部與地鐵結構距離僅3.67米、地鐵結構最大沉降值不到3毫米的紀錄。

          拔“寺”助長

          遇真宮墊高保護工程

          工程建設與文明的碰撞

          南水北調中線工程所經過的湖北、河南、河北、北京等地,不僅地下文物埋藏豐富,而且地面歷史古跡眾多。在南水北調工程啟動以來,一場與施工同時進行的文物發掘、搶救行動也在悄悄上演。

          其中,最終矚目的就是武當山遇真宮墊高保護工程。該工程是南水北調工程中規模最大的文物保護工程,耗資近2億元,頂升15米,是原世界紀錄的5倍。

          武當遇真宮位于武當山山腳下,是武當“九宮”中地勢最低的,因南水北調中線工程水源地丹江口水庫蓄水,處于水位線以下,面臨被淹的危險。如何保護這一有著600年歷史的古建筑,成為南水北調工程中水與文明的一次激烈碰撞。

          國家有關部門組織專家進行了深入細致地勘察設計后,提出了原址墊高、圍堰和異地搬遷三種保護方案。為了最大限度保持文物原貌及建制的完整性,最后選擇了難度最大、耗資最多的原址墊高、整體抬升方案。該方案于2011年由國家文物局批復同意實施。

          武當山遇真宮墊高保護工程分為文物解體工程、頂升工程、土石方墊高工程、文物復原工程4項子工程,技術復雜,施工難度大。丹江口水庫蓄水之后,水面距宮殿下方的水泥地有5米多,遇真宮將成為一座三面環水的宮殿。

          2013年1月16日,遇真宮頂升工作順利完成。遇真宮山門、東、西宮門整體頂升15米,為國內文物建筑單體頂升高度之最。(仲禾)

          南水北調中線一期工程于2003年12月30日開工建設,2014年12月12日正式通水。工程從丹江口水庫調水,沿京廣鐵路線西側北上,全程自流,向河南、河北、北京、天津供水,包括丹江口大壩加高、渠首、輸水干線、漢江中下游補償等內容。干線全長1432公里,年均調水量95億立方米,沿線20個大中城市及100多個縣(市)受益。工程移民遷安近42萬人,其中丹江口庫區移民34.5萬人。丹江口水庫水質一直穩定達到Ⅱ類標準。

          南水北調中線工程之最

          世界水利移民史上最大強度的移民搬遷——丹江口庫區移民搬遷

          世界首次大管徑輸水隧洞近距離穿越地鐵下部——北京段西四環暗涵工程

          世界規模最大的U形輸水渡槽工程——湍河渡槽工程

          國內最深的調水豎井——穿黃工程豎井

          國內穿越大江大河直徑最大的輸水隧洞——穿黃工程隧洞

          國內規模最大的大壩加高工程——丹江口大壩加高工程


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