攻克“世界罕见的难” 引汉济渭秦岭输水隧洞全线贯通
引汉济渭秦岭输水隧洞全线贯通 人类历史上首次从底部横穿秦岭
攻克“世界罕见的难”
随着一台隧道硬岩掘进机旋转的刀盘破岩壁而出，陕西引汉济渭工程的关键控制性工程——秦岭输水隧洞近日全线贯通。这是人类历史上首次从底部横穿中国南北方分界线之一的秦岭。
凿秦岭，引清流。作为国家重点水利工程的引汉济渭工程建成后，长江最大支流——汉江之水将北上穿过秦岭，与黄河最大支流——渭河“牵手”，解关中之“渴”，浸润三秦大地。届时，可满足包括西安、咸阳、渭南等城市在内的21个受水对象的生活及工业用水，惠及1400多万人。
那么，引汉济渭工程缘起为何，又是如何建设的？横穿秦岭究竟有多难？建设过程中遇到的诸多世界性难题又是如何被一一攻克的？
年均调水规模可达15亿立方米，可满足西安、咸阳等21个受水对象的用水，惠及1400多万人
得知秦岭输水隧洞贯通，对水有着特殊感情的寇宗武老人十分激动。
“打了10年左右能把这个打通，太不容易了。”今年已经82岁高龄、曾担任陕西省水资源管理办公室主任的寇宗武说。
水是生命之源。陕西地跨黄河、长江两大流域，但水资源分布却极不均衡。秦岭以南的陕南地区，水资源丰盈，占全省水资源总量的七成多。秦岭以北的关中和陕北地区，沿线重点城市、重要工厂众多，人口密集，但水资源匮乏，仅占全省水资源总量的近三成。二十世纪八九十年代，陕西的缺水问题愈发严重。
分时段供水、家家户户水龙头“上锁”……夏季“水荒”成为关中地区很多人抹不去的记忆。
“只要一下雨，大家就通过各种方式收集雨水存起来。父亲还经常带着我到离家很远的地方找水。”1980年出生在陕西省渭南市蒲城县的叱先生告诉记者，他对小时候“找水”的经历记忆犹新。
解决陕西“水危机”问题迫在眉睫。从水资源丰沛的陕南“调”水、“解渴”关中的构想开始形成。
经多方调研、论证并报请同意批准，被称为陕西版“南水北调”的引汉济渭工程于2012年开始实施。
记者了解到，该工程分为调水和输配水两大部分。其中，调水工程由黄金峡水利枢纽、三河口水利枢纽和秦岭输水隧洞三部分组成；输配水工程由黄池沟配水枢纽、输水南北干线及23条支线组成。
根据设计，在黄金峡、三河口两大水利枢纽调节配合下，汉江之水经98.3公里输水隧洞穿越秦岭，再经输配水工程，优化配置给关中、陕北地区。
在位于汉江干流陕西省汉中市洋县黄金峡锅滩下游2公里处，就是黄金峡水利枢纽。这是引汉济渭的龙头水源工程。
“年供水规模可达10亿立方米，设计扬程106.45米。”中国水利水电第十二工程局有限公司第二工程公司党委副书记、执行总经理，黄金峡水利枢纽项目负责人任海平告诉记者，这个水利枢纽拥有亚洲综合指标第一的泵站，“坝后泵站7台抽水机组，以每秒70立方米的抽水流量将水抽高106.45米后，送入输水隧洞顺流而下。预计今年年底可实现蓄水。”
三河口水利枢纽，距离黄金峡水利枢纽约17公里，是整个调水工程的调节中枢，每年可实现自流供水5亿立方米。
“目前，秦岭输水隧洞出口的黄池沟配水枢纽已开始主体结构混凝土浇筑，预计今年内实现先期向西安市供水。”中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司引汉济渭二期工程总体勘察设计协调项目部设计总工程师李玉洁告诉记者，输配水工程主要是通过干、支线输水工程的地埋管道或隧洞给各受水对象水厂供水。待引汉济渭工程全部完工后，年均调水规模可达15亿立方米，惠及西安、咸阳、渭南、杨凌4个重点城市及沿渭河两岸的11个县城、5个新城和1个工业园区，1400多万人，可有效改变关中地区超采地下水、挤占生态水的状况，提高水资源承载能力，恢复渭河生态。
2 岩爆涌水、断层塌方，综合施工难度世界罕见
“几乎世界上隧道施工的难题都能在这里遇见”，施工人员作业时必须头戴钢盔、身穿防弹衣
秦岭地质条件极为复杂，从底部横穿，难度可谓空前绝后。
作为引汉济渭工程的关键控制性工程，秦岭输水隧洞全长98.3公里，埋深1300至2012米，采用钻爆法和TBM(全断面硬岩隧道掘进机)法联合施工。其中，穿越秦岭主脊(越岭段)30多公里，因地质构造复杂，分岭南和岭北，分别采用两台TBM相向而行，最终严丝合缝地完成“会师”，贯通隧洞。
据介绍，整个输水隧洞穿越了3条区域性大断裂、4条次一级断层和33条一般断层，涉及岩性20余种。面对石英含量高达96%、抗压强度高达300多兆帕的围岩，即便是被称为“掘进机之王”的TBM也有些“吃不消”。“刀头如同在‘钢板’上掘进，有时三四个小时才能掘进1米。”据有关工作人员介绍，超硬岩石致使TBM刀头磨损量巨大，损坏刀头至少有上万把。
除此之外，施工过程中还面临着高温高湿、长距离、大埋深、高频强岩爆、突涌水等一系列技术难题，“几乎世界上隧道施工的难题都能在这里遇见”，国内外专家评价“综合施工难度世界罕见”。“非常惊讶的是所有这些地质灾害它全占齐了，而且都非常严重。”中国科学院院士、水利水电土木工程专家陈祖煜说。
“最难受的首先是高温高湿的作业环境。”已经坚守10年的中铁十八局引汉济渭工程项目经理宋伟介绍，隧道内作业面温度常年在40℃左右，相对湿度则高达90%。用工人们的话说，“就像蒸桑拿，不动都会汗流浃背”。
“每个班我都要喝五六斤水。”中铁隧道集团引汉济渭项目部机电副总工邬宗清介绍说，这对于他们而言已经习以为常。
让邬宗清印象深刻的，还是2016年2月那场在岭南TBM施工掌子面(即作业面)发生的特大涌水。
“地下水如同高压水枪猛射，每天涌水高达4.6万立方米，是设计全隧洞最大涌水量的3.76倍，TBM被淹没大半个‘身子’，无法动弹。”据邬宗清回忆，当时2000多人参与抽水抢险，才避免了整个设备电路损坏。
此后，如何高效解决5820米亚洲最长斜井反坡隧洞抽水问题，成为邬宗清和徒弟们的研究重点。最终，他们成功研发出抽水自动化设备。
岩爆也是施工过程中的一个“拦路虎”。回忆起时常发生的岩爆，岭南TBM掘进班班长阳中伦依然心有余悸：“就像炸弹一样。我记得最强的一次，石头弹射了20多米。”
因此，除了要求施工人员作业时必须头戴钢盔、身穿防弹衣外，建设管理者们还联合有关科研力量进行了一系列科研攻关，创新采用激发极化法、三维地震波法等地质超前预报技术，最大限度降低岩爆、塌方、突涌水、有害气体等灾害风险。
据介绍，以微震监测为重点的岩爆预测预警准确率高达85%以上。监测发现，秦岭输水隧洞开工建设以来，共发生4000余次岩爆，最大震级1.6级，但却从未发生一般及其以上安全事故。
具备无人巡检和自主导航等功能的水下机器人、创造超长距离施工通风的世界纪录……科技助力下，一项项施工难题被攻克。
3 废水净化、“天眼”监控，保护好秦岭的绿水青山
过坝鱼道是为了保证鱼类回游产卵顺畅，而鱼类增殖站则是为汉江流域水生物多样性“培苗育种”
引汉济渭工程的实施必须要穿越秦岭这一自然屏障。与绕道秦岭相比，从秦岭底部横穿是距离最短、耗资最少的工程建设方案，对秦岭地区自然环境的影响也小。
据曾参与和主持引汉济渭工程规划设计的工程师介绍，目前这一方案是从当年专家组考察的近10条线路中选出来的。引汉济渭工程途经朱鹮、天华山、黑河等多个国家级、省级自然保护区，规划设计施工除了综合考虑经济等因素外，对秦岭的生态保护也是重要方面。
黄金峡水利枢纽的过坝鱼道、鱼类增殖站等设计就是出于生态保护的考量。
据业内人士介绍，鱼类生物链的完整程度影响着生态平衡。过坝鱼道是为了保证鱼类回游产卵顺畅，而鱼类增殖站则是为汉江流域水生物多样性“培苗育种”。
去年9月，引汉济渭三河口水库首次举行鱼类增殖放流活动，7个品种、17.5万尾鱼苗，就是由黄金峡鱼类增殖站繁殖培育的。
在施工过程中，建设管理者更是以具体行动保护秦岭的绿水青山。
据了解，在隧洞施工过程中，会产生大量废水、废渣。对于废水，建设管理人员在各隧洞出口建设大型水质“净化器”，通过“高效沉淀池+过滤池+活性炭处理”工艺，对废水进行深度净化，净化后的水可达到地表Ⅱ类水质标准。“基本上就是达到我们饮用水的标准了。”西安市黑河水源地环境保护管理总站站长赵学功在接受采访时表示。
与此同时，结合区域地理环境，在远离保护区的地方建设渣场用来堆放废渣。渣场使用完毕后，复垦改建成农田。目前，已累计修建高标准农田370亩。
在施工点位和隧洞洞口，还安着“天眼”。“通过手机、电脑可以远程实时动态地查看施工现场环保措施落实情况。”据陕西省引汉济渭工程建设有限公司移民环保部有关负责人介绍。不仅如此，“朱鹮无人机中队”还不定时深入工区，通过无人机高空拍照、河道取水、光谱分析仪现场分析等方式，突击巡查环保措施落实情况。
编辑:张楠
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