揭秘南水北调中线工程技术奇迹（下）：看两条“蛟龙”如何潜行北京

      南水北调中线通水后，长江水且行且输水，沿路滋润着河南、河北、天津大地，经过10余天行程，就要抵达终点——北京了。

      她顺着这1000多公里袒露的明渠，摆动着婀娜秀丽的身姿，在两旁绿色生态屏障和由山水、工程串成的风景长廊里缓步前行。她呼吸着新鲜的空气，欣赏着祖国的壮丽河山。

      然而，来到人口稠密、交通复杂的繁华首都，她不愿打扰京畿重地的正常运行，于是放下身段，潜入地底，悄悄潜行了。

      PCCP管，给长江水套上坚硬盔甲

      长江水流经北京的路线，起始北拒马河，经房山区，穿永定河，过丰台，沿西四环路北上，至颐和园团城湖，全长80公里。除末端800米惊鸿一瞥，沿线都深埋地下人未知，采用了全封闭双线管涵输水。它内径4米，外径4.8米，单根长5米，单根管重78吨，22000根管道铺设56.359公里，最大埋深达20米。

      这哥俩好的两条管道，叫做PCCP管，全名是预应力钢筒混凝土管（Prestressed  Concrete  Cylinder  Pipe）。是一种科技含量高的新型特殊管道，具有高强度、高防渗、高耐久性的“三高”性能。

      PCCP管是这么制成的：在工地附近建厂加工钢筒，然后在钢筒内外浇筑混凝土，有一定强度后，在混凝土管芯上环向缠绕预应力钢丝，先后在外部施喷水泥砂浆和防腐煤沥青材料进行保护，最后运输到现场安装。

      目前，我国PCCP管工程设计和生产完全采用美国标准，制造、安装4米大口径管道输水，国内还是头一遭，缺乏相应技术和经验。特别是要穿越北京的沿线地形复杂，有山区、河流、城镇，以及各类既有的地下设施，施工环境十分复杂，管涵安装难度极大。

      在超大口径PCCP（预应力钢筒混凝土管）管道结构安全与质量控制中，经过南水北调中线工程实践，我国科技人员首次提出符合中国规范体系和材料标准的一整套PCCP设计参数。

      在设计、制造、运输和安装PCCP管中，科技人员和工人动脑筋，想办法，攻克了一道道难关。

      运输构件需要穿过立交桥，途中一律限高4.5米，而管道外径4.8米，再加车的底盘高度，严重超高无法通过。不可能削足适履，拆除十几座立交桥或者断路，于是，便催生出了新发明的特种车：驮管车。将管道嵌入车轮外，正好可以从高速路立交桥下穿过。

      管道拼接时候要有缝隙，既不能插不进，又不能缝隙太大，否则漏水。经过反复计算，设计人员提出合适的缝隙值。可施工中怎么也插不进去。最后通过摸索实验，发现运输过程中管道的转动，就会变形为肉眼根本无法观察出来的椭圆；只要不转动，就解决了大难题。

      特别是工程首次应用了阴极保护防腐技术。因为PCCP管承受巨大内压，国外某大型同类工程产生爆管事故。经深入研究，中线工程采用了阴极防腐技术，避免地下水中的氯离子侵蚀，保证了预应力钢丝支撑力度。

      为了采用既经济又实用的安装方法，首次采用沟槽内超大口径PCCP管龙门起重机安装技术、隧洞内PCCP管安装工艺及技术。

      国内大规模使用直径4米、双排、埋深高达20米的预应力钢筒混凝土管的项目，在国际上绝无仅有。在中线工程京石段（从河北石家庄到北京）应急通水期间，PCCP管经受了各种考验，安全运行了6年。

      西四环暗涵:  3毫米奇迹挑战地下工程极限

      地上，车水马龙，人流如织；地下，列车呼啸，来回穿梭。在立交桥、街道、地铁垂直叠加的最下层，两条涵洞如蛟龙一般，正静悄悄从地底穿越着各种管网，向团城湖延伸而去……

      堪称经典的最高难度动作，是南来水不动声色地穿越北京市五棵松地铁站。这是世界上第一次大管径浅埋暗挖有压输水隧洞，近距离穿越地铁下部。

      南水北调中线北京段西四环暗涵工程，创下暗涵结构顶部与地铁结构距离仅3.67米、地铁结构最大沉降值不到3毫米的纪录，挑战了极限，创下了世界之最。

      顶上是百吨重的地铁列车来回不停穿梭从拱顶呼啸而过，土层之下是隧洞开挖地动山摇的轰鸣。如此叠床架屋的场景，岂止是险象环生。下层掏空，必然会使地面出现沉降，全世界的工程学界都认定天经地义。要害是究竟沉降多少？仅是毫米之差，就显现出技艺的高超与低下的天壤之别。

      3毫米——1粒稻米的高度，相对于一个深埋地下十多米、直径5米左右、长近1.5公里的隧道来说，只是一个篮球与地球的比例，微乎其微。地下建筑物沉降的国际通行标准是7毫米，号称世界地下工程超级大国的日本历经百年发展，目前沉降控制还是5毫米。

      然而，将地面沉降控制在3毫米以内，对于地下工程领域来说，则是一座难以逾越的大山。我国跨越了这座高山！

      为了突破这个禁区，南水北调专家目光注视的焦点——北京五棵松地铁车站正下方的地腹：围岩为砂卵石，土层不够坚硬，不易开挖成洞型，容易发生掌子面坍塌；西四环地下铺设管线较多，盘根错节……

      建设伊始，设定标准是5毫米。超过5毫米，就意味着每天运行百万人次的地铁要减速，停运，甚至脱轨，造成运营瘫痪。建设者承诺：不断路，不影响交通，不扰民！

      为了能托住3毫米沉降，工程人员创新了各种施工工艺：对地铁以下土层注浆加固，严密控制注浆压力，防止过度注浆造成负沉降；增设了临时仰拱，采取密排钢拱架和初支外周边注浆加固相结合的措施，控制地面结构沉降；应用远程自动化监测技术全天候监测，使施工全过程处于可控状态，等等。

      就这样，西四环12.4公里暗涵，安稳地穿过23座大型立交桥、8座人行桥、2条铁路、400余条盘根错节的管线，输水管道与它们并行不悖，相安无事，坚守住沉降3毫米的底线！

      皇城根下的南来水，荟萃了更多的科技含量。

      这里，出现了中线工程唯一的加压泵站：惠南庄泵站。这是一座大流量、高扬程、高变幅、高效率的城市供水泵站，能够实现0—60立方米/秒的无极变换，引水泵效率达91%以上。它巧妙地采用小流量自流、大流量加压的输水方式，当输水流量小于等于20立方米每秒时，来水在管道内自流，每年节约用电3800万度；当大于这个流量时，惠南庄泵站启动加压，实现有压与自流结合。

      冬天到了，长江水第一次遭遇北方寒流等极端天气，从安阳以北的中线工程渠道内将出现流冰、冰盖等冰情，如处理不当就会发生冰塞、冰坝等险情。在12月中旬至次年2月冰情期间，确保冬季输水的安全问题也就“浮出水面”。科研人员做好了预案，一旦遇到结冰期，就把水位抬高，形成冰盖后，再把水位降低，冰盖如同覆盖渠道的棉被，温暖着舒缓流淌的长江水。

      在这里，实现了长江水与北京城市现有水系的友善衔接，构建了国际首个大型城市水源供水环路，实现多水源互联互通。把南水北调终点延伸到密云水库进行调蓄，实现水源供给丰枯互济，拓展了水库功能，缓解了供用水矛盾，增加了北京水资源的战略储备。

      今后，北京将形成以两大动脉、六大水厂、两个枢纽、一条环路和三大应急水源地构成的供水格局，遍布延庆之外的15个区县，覆盖6000平方公里。实现本地水、外调水、地下水的联合调度。

      长江水，北京欢迎你！