揭秘南水北調中線工程技術奇跡:看兩條“蛟龍”如何潛行北京
www.shockplant.com?2014-12-17 17:04:01? ?來源:科技日報    我來說兩句

頂上是百噸重的地鐵列車來回不停穿梭從拱頂呼嘯而過,土層之下是隧洞開挖地動山搖的轟鳴。如此疊床架屋的場景,豈止是險象環生。下層掏空,必然會使地面出現沉降,全世界的工程學界都認定天經地義。要害是究竟沉降多少?僅是毫米之差,就顯現出技藝的高超與低下的天壤之別。

3毫米——1粒稻米的高度,相對于一個深埋地下十多米、直徑5米左右、長近1.5公里的隧道來說,只是一個籃球與地球的比例,微乎其微。地下建筑物沉降的國際通行標準是7毫米,號稱世界地下工程超級大國的日本歷經百年發展,目前沉降控制還是5毫米。

然而,將地面沉降控制在3毫米以內,對于地下工程領域來說,則是一座難以逾越的大山。我國跨越了這座高山!

為了突破這個禁區,南水北調專家目光注視的焦點——北京五棵松地鐵車站正下方的地腹:圍巖為砂卵石,土層不夠堅硬,不易開挖成洞型,容易發生掌子面坍塌;西四環地下鋪設管線較多,盤根錯節……

建設伊始,設定標準是5毫米。超過5毫米,就意味著每天運行百萬人次的地鐵要減速,停運,甚至脫軌,造成運營癱瘓。建設者承諾:不斷路,不影響交通,不擾民!

為了能托住3毫米沉降,工程人員創新了各種施工工藝:對地鐵以下土層注漿加固,嚴密控制注漿壓力,防止過度注漿造成負沉降;增設了臨時仰拱,采取密排鋼拱架和初支外周邊注漿加固相結合的措施,控制地面結構沉降;應用遠程自動化監測技術全天候監測,使施工全過程處于可控狀態,等等。

就這樣,西四環12.4公里暗涵,安穩地穿過23座大型立交橋、8座人行橋、2條鐵路、400余條盤根錯節的管線,輸水管道與它們并行不悖,相安無事,堅守住沉降3毫米的底線!

皇城根下的南來水,薈萃了更多的科技含量。

這里,出現了中線工程唯一的加壓泵站:惠南莊泵站。這是一座大流量、高揚程、高變幅、高效率的城市供水泵站,能夠實現0—60立方米/秒的無極變換,引水泵效率達91%以上。它巧妙地采用小流量自流、大流量加壓的輸水方式,當輸水流量小于等于20立方米每秒時,來水在管道內自流,每年節約用電3800萬度;當大于這個流量時,惠南莊泵站啟動加壓,實現有壓與自流結合。

冬天到了,長江水第一次遭遇北方寒流等極端天氣,從安陽以北的中線工程渠道內將出現流冰、冰蓋等冰情,如處理不當就會發生冰塞、冰壩等險情。在12月中旬至次年2月冰情期間,確保冬季輸水的安全問題也就“浮出水面”。科研人員做好了預案,一旦遇到結冰期,就把水位抬高,形成冰蓋后,再把水位降低,冰蓋如同覆蓋渠道的棉被,溫暖著舒緩流淌的長江水。

在這里,實現了長江水與北京城市現有水系的友善銜接,構建了國際首個大型城市水源供水環路,實現多水源互聯互通。把南水北調終點延伸到密云水庫進行調蓄,實現水源供給豐枯互濟,拓展了水庫功能,緩解了供用水矛盾,增加了北京水資源的戰略儲備。

今后,北京將形成以兩大動脈、六大水廠、兩個樞紐、一條環路和三大應急水源地構成的供水格局,遍布延慶之外的15個區縣,覆蓋6000平方公里。實現本地水、外調水、地下水的聯合調度。

長江水,北京歡迎你!

(本文系采訪北京市水利規劃設計研究院副院長石維新而成)

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