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     ——我省大水网中部引黄工程攻坚克难保通水

    本报记者 范珍

    7月20日,随着TBM1标隧洞的全线贯通,标志着大水网中部引黄工程201公里的总干线全线贯通,为年内实现自忻州保德天桥水电站至吕梁中阳县的全线通水奠定了基础。
      中部引黄工程是山西大水网四大骨干工程之一,是覆盖市县广、综合效益显著的民生水利工程,其输水线路长、投资规模大、受益人口众多。工程建成后,可新增和改善灌溉面积150万亩,受益人口达320万,将有效缓解沿线农业、工业和生态供水紧缺的矛盾,对改善我省水资源紧缺、应对中部旱情有重要意义。
      工程自2012年8月开工以来,面对隧洞长、埋深大、涌水量大、地质条件复杂等诸多不利因素,工程参建各方攻坚克难,取得了一个个重大进展。

    隧洞建设长度前所未有

    中部引黄工程区位于黄河流域,以吕梁山脉中脊为界,西部为入黄支流水系,东部为汾河水系。该工程是山西大水网工程“两纵十横”中的第四横,工程沿线涉及忻州、吕梁、临汾和晋中4市17县(市、区),由水源工程、输雷火电竞网址程两部分组成。
      中部引黄工程99%为地下工程,其中隧洞建设总长度501.5公里,是万家寨引黄工程隧洞长度(202公里)的2倍多;单洞隧洞长度241公里,为世界之最。隧洞平均埋深300米,最大埋深697米,98条施工支洞中有41条为绞车出渣,最大提升高度610米。隧洞开挖多采用钻爆法施工,施工隧洞长度428.56公里,对处于自然保护区内的高埋深洞段采用3台掘进机(TBM)施工,掘进总长约为73公里。
      由于隧洞埋深大、长度长,洞内出渣、混凝土运输、人员进出施工掌子面等难度随着掘进深度呈几何倍增加,支洞与主洞高差50米至610米不等,进出一次隧洞相当于从每层高为3米楼房的16层到203层,TBM施工标段掘进长度达20多公里,进出一次隧洞需要5—6小时,施工之艰,可想而知。
      施工过程中,多次穿越断层、煤系地层、泉域、富水沙砾石层、高承压水岩层等不良地层,以及浅埋段穿公路、铁路、河流等特殊洞段及自然保护区,施工中需要克服和解决涌水、突泥、塌方、岩爆、瓦斯等多种突发问题,导致施工难度加大,安全风险高。截至目前,工程共发生穿不良地质洞段1327次,其施工难度在我省水利建设史上尚不多见。
      “工程自开工建设以来,参建各方包括建管局、设计单位、监理单位、施工单位、设备制造商等上万人经过近8年2900多个日日夜夜,在克服了施工战线长、地质条件复杂、安全风险高、协调难度大等困难后,制约工程建设的重点、难点问题逐一被突破,工程建设稳步推进,工程质量总体可控,安全生产形势平稳向好,各项工作都取得了阶段性成果。”中部引黄工程建设管理局局长张成军说,目前隧洞开挖已完成481.4公里,完成率96%。

    地下泵站建设难度国内罕见

    中部引黄工程于2016年被列入国家172项节水供水重大水利工程项目,泵站设计扬程200米,布置7台水泵机组,总装机容量9.9万千瓦。
      水源工程地处黄河沿岸,地质情况复杂,多以灰岩、泥灰岩、泥岩为主,工程取水枢纽及地下泵站均处于天桥泉域排泄区,地下洞室大多处于地下水位线以下,各地下开挖面渗涌水量较大,堵排水难度与风险极大,日排水量最高达13.5万立方米,国内罕见,施工洞群多次遇到突发较大涌水,日平均涌水量达3.3万立方米。同时,水源工程地下厂房规模为国内泵站之最,单机流量大、扬程高、泥沙含量多,水泵磨蚀问题突出。
      水源工程取水口位于天桥水电站左坝头,面朝天桥水电站库区,背靠249省道,要在极为有限的不足20米宽的岩体内布置取水口建筑物,既要保证天桥水电站安全运行,还要确保249省道路面畅通和边坡稳定,施工难度及风险极大。
      为确保围堰施工的稳定及安全,参建各方邀请省内外专家对取水口围堰布置及加固方案进行讨论,确定采取帷幕灌浆、钢管桩、模袋混凝土及基坑内支撑等措施,提高岩坎的稳定性及防渗性能,圆满完成取水口施工任务。
      2018年12月29日,中部引黄工程泵站首台机组上水运行,并试通水至兴县。今年年底,工程将具备向沿线保德、兴县、临县、离石、柳林5县(区)年供水2.54亿立方米的能力。吕梁市副市长尉文龙说:“引来黄河水后,将会润泽我们沿线10个县区,有效缓解吕梁山区的缺水难题。”

    TBM施工克服重重困难

    中部引黄工程3个TBM施工标段,分别在总干(TBM1标、TBM2标相向对打)和东干(TBM3标),TBM1标曾取得2016年单年完成TBM掘进10.5公里,最快单月进尺1411米的佳绩,创国内双护盾最快月施工纪录和年施工纪录。但从2017年以来,隧洞施工逐步深入到黑茶山自然保护区腹地,由于地表自然覆盖条件好,隧洞埋深大,洞线穿越天桥泉和柳林泉两大泉域,隧洞涌水量较大,导致工程施工难度增加。
      2018年7月23日0时左右,由省水利建筑工程局有限公司承建的中部引黄TBM2标突发泥沙涌水,涌水量约800立方米/小时,最高达到1400-1700立方米/小时,且携带大量泥沙、石块。涌水情况发生后,施工单位全体人员迎难而上,与业主、设计单位共同研究应对方案,以最快的速度排除险情并恢复正常掘进。
      在施工过程中,参建各方多次组织召开国内TBM专家会,不断优化施工堵、排水方案。除此以外,施工单位不断创新施工方法,对通风系统、测量系统、皮带机出渣运输系统进行全方位优化设计,攻克了全洞段23.9公里的独头通风、超长距离无中间闭合点测量和超长距离连续皮带机出渣3项重大技术难题。
      TBM2标承揽的掘进施工任务,总长23361米,是国内外TBM独头掘进隧洞中最长的距离。“施工过程中,我们克服了卡机、涌水、涌沙、坚硬岩段等困难,并在掘进过程中独创大坡度、长距离运输机械,满足TBM施工过程中大坡度工况下长距离运输。”省水利建筑工程局有限公司党委书记、董事长郝志亮说。
      去年7月,TBM2标在完成自身合同掘进任务后不停歇向TBM1标方向继续掘进,最终TBM2标累计帮助TBM1标掘进2400米,掘进总长达25704.32米,是迄今为止独头掘进里程最长的TBM施工隧洞,创下了TBM独头掘进新的世界纪录。
      “中部引黄工程总干线的顺利贯通,是在极其艰难的条件下实现的,这是全体建设者坚持不懈、奋力拼搏的结果。下一步,各参建单位将把工程收尾工作做好、做细、做实,努力将中部引黄工程打造成一项‘精品工程’。”省水利厅厅长常建忠说。

     

      中部引黄工程施工现场

     

     

     

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