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引黃入晉 造福百姓——我省大水網中部引黃工程攻堅克難保通水

來源:山西日報發布者:時間:2020-08-11

中部引黃工程施工現場。

7月20日,隨著TBM1標隧洞的全線貫通,標志著大水網中部引黃工程201公里的總干線全線貫通,為年內實現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。

中部引黃工程是山西大水網四大骨干工程之一,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320萬,將有效緩解沿線農業、工業和生態供水緊缺的矛盾,對改善我省水資源緊缺、應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、地質條件復雜等諸多不利因素,工程參建各方攻堅克難,取得了一個個重大進展。

隧洞建設長度前所未有

中部引黃工程區位于黃河流域,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),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,對處于自然保護區內的高埋深洞段采用3臺掘進機(TBM)施工,掘進總長約為73公里。

由于隧洞埋深大、長度長,洞內出渣、混凝土運輸、人員進出施工掌子面等難度隨著掘進深度呈幾何倍增加,支洞與主洞高差50米至610米不等,進出一次隧洞相當于從每層高為3米樓房的16層到203層,TBM施工標段掘進長度達20多公里,進出一次隧洞需要5—6小時,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區,施工中需要克服和解決涌水、突泥、塌方、巖爆、瓦斯等多種突發問題,導致施工難度加大,安全風險高。截至目前,工程共發生穿不良地質洞段1327次,其施工難度在我省水利建設史上尚不多見。

“工程自開工建設以來,參建各方包括建管局、設計單位、監理單位、施工單位、設備制造商等上萬人經過近8年2900多個日日夜夜,在克服了施工戰線長、地質條件復雜、安全風險高、協調難度大等困難后,制約工程建設的重點、難點問題逐一被突破,工程建設穩步推進,工程質量總體可控,安全生產形勢平穩向好,各項工作都取得了階段性成果?!敝胁恳S工程建設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%。

地下泵站建設難度國內罕見

中部引黃工程于2016年被列入國家172項節水供水重大水利工程項目,泵站設計揚程200米,布置7臺水泵機組,總裝機容量9.9萬千瓦。

水源工程地處黃河沿岸,地質情況復雜,多以灰巖、泥灰巖、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,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,堵排水難度與風險極大,日排水量最高達13.5萬立方米,國內罕見,施工洞群多次遇到突發較大涌水,日平均涌水量達3.3萬立方米。同時,水源工程地下廠房規模為國內泵站之最,單機流量大、揚程高、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,背靠249省道,要在極為有限的不足20米寬的巖體內布置取水口建筑物,既要保證天橋水電站安全運行,還要確保249省道路面暢通和邊坡穩定,施工難度及風險極大。

為確保圍堰施工的穩定及安全,參建各方邀請省內外專家對取水口圍堰布置及加固方案進行討論,確定采取帷幕灌漿、鋼管樁、模袋混凝土及基坑內支撐等措施,提高巖坎的穩定性及防滲性能,圓滿完成取水口施工任務。

2018年12月29日,中部引黃工程泵站首臺機組上水運行,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)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個縣區,有效緩解呂梁山區的缺水難題?!?/p>

TBM施工克服重重困難

中部引黃工程3個TBM施工標段,分別在總干(TBM1標、TBM2標相向對打)和東干(TBM3標),TBM1標曾取得2016年單年完成TBM掘進10.5公里,最快單月進尺1411米的佳績,創國內雙護盾最快月施工紀錄和年施工紀錄。但從2017年以來,隧洞施工逐步深入到黑茶山自然保護區腹地,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,導致工程施工難度增加。

2018年7月23日0時左右,由省水利建筑工程局有限公司承建的中部引黃TBM2標突發泥沙涌水,涌水量約800立方米/小時,最高達到1400-1700立方米/小時,且攜帶大量泥沙、石塊。涌水情況發生后,施工單位全體人員迎難而上,與業主、設計單位共同研究應對方案,以最快的速度排除險情并恢復正常掘進。

在施工過程中,參建各方多次組織召開國內TBM專家會,不斷優化施工堵、排水方案。除此以外,施工單位不斷創新施工方法,對通風系統、測量系統、皮帶機出渣運輸系統進行全方位優化設計,攻克了全洞段23.9公里的獨頭通風、超長距離無中間閉合點測量和超長距離連續皮帶機出渣3項重大技術難題。

TBM2標承攬的掘進施工任務,總長23361米,是國內外TBM獨頭掘進隧洞中最長的距離?!笆┕み^程中,我們克服了卡機、涌水、涌沙、堅硬巖段等困難,并在掘進過程中獨創大坡度、長距離運輸機械,滿足TBM施工過程中大坡度工況下長距離運輸?!笔∷ㄖこ叹钟邢薰军h委書記、董事長郝志亮說。

去年7月,TBM2標在完成自身合同掘進任務后不停歇向TBM1標方向繼續掘進,最終TBM2標累計幫助TBM1標掘進2400米,掘進總長達25704.32米,是迄今為止獨頭掘進里程最長的TBM施工隧洞,創下了TBM獨頭掘進新的世界紀錄。

“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現的,這是全體建設者堅持不懈、奮力拼搏的結果。下一步,各參建單位將把工程收尾工作做好、做細、做實,努力將中部引黃工程打造成一項‘精品工程’?!笔∷麖d廳長常建忠說。


山西日報記者范珍







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