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              石破天惊 引汉济渭

              陕西南水北调引汉济渭工程

              98.3千米长的秦岭输水隧洞

              昨日上午实现全线贯通

              是奇迹 是史诗

              这是人类历史上首次

              从底部横穿秦岭

              长江黄河水系将在这里“握手”

              能攻坚 敢克难

              秦岭输水隧洞最大埋深2012米

              岩爆、高温、涌水……施工难度高

              工程创下多项世界纪录

              功当代 利千秋

              15亿立方米汉江水将润泽关中4城

              造福超过1400万人

              同时还将为陕北“解渴”

              世纪工程跨越30年

              1992年

              提出设想

              2004年初

              进入建议书阶段

              前期工作开始启动

              2014·9·28

              引汉济渭工程获批

              进入全面实施阶段

              2017·11·25

              引汉济渭秦岭隧洞出口段6500米隧洞正式贯通

              刷新了隧道独头通风世界纪录

              2020·11·12

              黄金峡水利枢纽成功截流

              2021·11·24

              引汉济渭二期工程北干线

              下穿黑河输水管道工程正式开工

              2022·2·22

              秦岭输水隧洞全线贯通

              全长98.3千米

              最大埋深2012米

              引汉济渭秦岭输水隧洞

              昨全线贯通

              这是人类历史上首次从底部横穿秦岭

              2月22日,穿越秦岭近百公里,黄河最大的支流渭河与长江最大的支流汉江“握手”。

              上午11时17分,岭南隧道内粉尘弥漫,随着清晰的倒塌声,TBM(隧道硬岩掘进机)刀盘破岩而出,岭南岭北再无隔阂,引汉济渭秦岭输水隧洞实现全线贯通,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。

              “洞穿秦岭”难度有多大?

              人类首次尝试从底部横穿秦岭

              创多项世界纪录

              秦岭输水隧洞是引汉济渭工程的关键控制性工程,全长98.3千米、最大埋深2012米的特长输水隧洞,亦是人类从底部横穿秦岭的首次尝试,创造了深埋超长世界第一、TBM单机连续掘进世界第一等多项世界纪录。隧洞设计流量70立方米每秒,纵坡1/2500。秦岭输水隧洞穿越地区地质条件极其复杂,常年温度超过40℃,相对湿度高达90%,各类地质灾害综合叠加发生,众多院士、专家评价为“综合施工难度世界罕见”。

              受地质地形等条件限制,秦岭输水隧洞采取钻爆法和隧道硬岩掘进机(TBM)联合施工,其中钻爆法施工63.3千米,TBM施工35千米。在TBM施工段,先后遭遇强岩爆、超强岩爆、断层塌方、突涌水、高温高湿、有害气体等地质灾害。据统计,累计发生岩爆4000余次,其中中等等级以上3000余次,最大震级1.6级。省引汉济渭公司联合国内高校科研院所,开展相应技术研究和应用,确保隧洞施工未发生一起较大及以上安全事故。“引汉济渭隧洞施工岩爆预警与防治”成果获得中国岩土力学与工程学会科学技术奖(科学技术进步奖)一等奖。

              针对秦岭输水隧洞超长施工通风难题,引汉济渭创立了完整的超长隧洞TBM法和钻爆法新的施工通风成套技术体系,创造了钻爆法无轨运输施工通风距离7.2千米、TBM法独头掘进施工通风距离16.5千米的世界纪录。

              引汉济渭工程有多重要?

              将为1411万人提供生产生活用水

              解决关中乃至陕北缺水的问题

              引汉济渭工程又称陕西南水北调工程。该工程从长江流域、陕西汉中境内的汉江及其支流子午河取水,通过隧道穿越秦岭,调往黄河流域的关中平原,以解决陕西关中乃至陕北缺水的问题。工程项目包括调水工程、输配水工程,其中调水工程由汉江、子午河、秦岭特长隧洞组成;输配水工程由南干线、过渭干线、渭北东干线和西干线组成。

              本次贯通的秦岭特长隧洞是全线主骨架控制性工程,中铁第一勘察设计院集团有限公司承担了其中82公里越岭段主体隧洞的勘察设计。该段落共布置10座支洞辅助主洞施工,两端及支洞采用钻爆法施工,穿越秦岭主脊(越岭段)35公里则采用TBM施工。

              秦岭输水隧洞工程建成后,每年将有约15亿方汉江水输入关中地区,可满足西安、咸阳、渭南、杨凌等4个城市,西咸新区的5个新城,兴平、武功、三原等11个县级城市及渭北工业区的用水需要,为1411万人提供生产生活用水,对于优化陕西省水资源配置,统筹关中陕北用水,完善国家水网,维护渭河流域生态环境健康,支撑全省经济发展和国家“一带一路”建设,具有重要作用和意义。

              引汉济渭秦岭输水隧洞全线贯通,标志着引汉济渭工程关键控制性工程取得重大胜利,引水进西安的目标更进一步,汉水穿越秦岭润泽秦川大地的美好愿景指日可待。

              对秦岭四宝有没有影响?

              线路设计绕避保护区

              为生态保护更改施工方案

              秦岭素有“中央水塔”之称,铁一院在方案设计之初,针对朱鹮、大熊猫、金丝猴、羚牛等野生动物活动频繁区域做了大量科学细致的调查,通过线路绕避以及严禁设置施工支洞等一系列措施,最大限度减少对野生动物的影响;设计采用的“高效沉淀池+过滤池+活性炭处理”工艺,确保隧洞施工排水处理后达到地表Ⅱ类水质标准。

              引汉济渭工程横跨长江、黄河两大流域,其中关键控制性工程——秦岭输水隧洞工程,从规划之初就将环保理念融入各个环节,坚持生态优先,建设与保护并重,以实际行动践行绿色发展理念,当好秦岭生态卫士。整个引汉济渭工程途经朱鹮、天华山、周至、黑河等多个国家级、省级自然保护区,点多、面广、区域生物资源丰富,施工环保管理难度极大。全力做好秦岭生态环境保护,打造经得起时间考验的生态文明工程,成为贯穿引汉济渭工程的重要议题。

              曾参与和主持引汉济渭工程规划设计主要工作的陕西省水利厅原总工程师孙平安表示,近百公里送水线路,是从当年专家组考察的近10条线路中遴选出来的,规划设计除综合考虑经济、利用最大化等因素外,把对秦岭生态保护放在首位。

              为尽可能地避开动物的活动范围,设计团队还对线路进行了局部的改线和优化。中铁第一勘察设计院集团有限公司引汉济渭输水隧洞总设计师李凌志表示:“在方案研究之初,为了满足施工需要,我们对岭南最早采用的是一条1500米深的竖井方案。经过详细调查,这个竖井的洞口施工区域离野生动物栖息地比较近,为了避开栖息地,减少对动物的影响,我们最终采用了4号斜井方案。4号斜井长达5800米,投资较1500米的竖井大幅增加,但是对野生动物的影响降到了最低。”

              记者见证

              岭南隧洞现场贯通瞬间

              掌子面粉尘弥漫 能见度为零

              2月22日上午11时,岭北隧洞内的TBM(隧道硬岩掘进机)设备快速转动,似乎想要快点凿破最后那层“窗户纸”,早一刻实现岭南岭北世纪会面。

              岭南隧道内,众人望眼欲穿,轰鸣刺耳的机器声和高湿、高温此刻大家好像都感觉不到了,随着时间的推进,11时15分左右,机器的凿破声愈来愈强烈震撼,整个岭南隧洞掌子面瞬间被浓厚的粉尘充斥,并逐步扩散,整个隧洞内一时间能见度为零,随着轰鸣爆破的声音接连响起,刀盘破岩而出,岭南岭北再无隔阂。

              华商报记者在岭南掌子面现场看到,浓厚的粉尘弥漫了整个隧洞,整个过程持续了近一小时。引汉济渭输水隧洞总设计师李凌志表示,他随后了解到的情况是,在贯通的同时隧洞内还发生了威力不小的岩爆,所幸人员平安。“岭南粉尘弥漫最主要的原因在于岩石太硬,埋深太大,最后的隔阂有点像‘锅盔’,中间薄,周边厚,再加上岭北掘进的时候通风系统一直在吹,在整体倒坍前后,粉尘瞬间爆发。”

              华商专访

              华商专访中铁第一勘察设计院

              引汉济渭秦岭隧洞总设计师李凌志

              西安市民年底有望喝上汉江水

              引汉济渭秦岭隧道贯通后,华商报记者专访了中铁第一勘察设计院集团有限公司引汉济渭秦岭隧洞总设计师李凌志,他揭秘了不少工程背后的故事。

              华商报:您能否讲述引汉济渭工程的规划布局以及当初选线的难度,施工中面临穿越秦岭遇到的难度。

              李凌志:首先要面临的是项目规划布局,也就是顶层设计,引汉济渭要将汉江水调入关中,就需要穿越秦岭山脉,而秦岭作为我国南北分水岭,东西延绵约1600公里,南北宽达100-150公里,高差大、山体浑厚,使得工程规划和布局难度空前。

              项目实施初期,我们对岭南蒲河峪口至岭北黑河东侧黄池沟、就峪、田峪、涝峪和化羊峪5大峪口650平方公里的范围进行有压和自流2种不同调水方式、3个不同纵坡和不同施工方法等15个方案进行全面踏勘和研究,研究的线路总长达850公里,目的是不漏掉每一个有价值的方案,最终选定了洞线最短、地质条件最好、对自然环境影响最少和投资最省的方案,就是目前这个98.3公里的越岭方案,至此越岭方案“大框架雏形”基本形成。

              华商报:贯通时我们在岭南掌子面现场遇到了粉尘问题,再次深刻感受到隧洞深处的通风重要性,您能否介绍下通风在此次工程中的重要作用?

              李凌志:施工通风历来是长大山岭隧洞施工中面临的一大难题,施工通风是长大隧洞工程的命脉,好比人的呼吸系统,如何对洞内污浊空气进行高效稀释、稀释到何种程度,是工程实施的成败所在。我们普通人乘坐高铁或汽车进入隧道,感到很舒适,是因为隧道贯通后洞内空气形成了对流、比较长的隧道还设有运营通风系统,而在建隧洞前方是“死胡同”,这样就需要安全可靠的施工通风才能保障洞内施建设者和设备的需要。

              秦岭隧洞岭脊段施工通风距离长,钻爆法施工段最长施工通风7.2公里,而之前工程实践4~5公里;硬岩掘进机施工段独头通风距离最长16.5km,而之前11~13公里。无论是钻爆法,还是硬岩掘进机法,通风距离均远远超越了现有的工程实践,鲜有类似工程实例。加之埋深大、地温高(预测最高达41℃),使得施工通风难度极大。秦岭隧洞施工过程中通过科研创新发展并应用了分段接力式施工通风成套技术,极大地提升了施工通风距离,成功解决了工程现场难题,确保了工程的顺利实施。

              华商报:普通读者应该如何理解钻爆法和硬岩掘进机掘进法?

              李凌志:山岭隧洞施工常用有两种方法,钻爆法和硬岩掘进机法。钻爆法就是通过钻孔——装药——爆破开挖岩石的方法。钻爆法因其灵活方便、经济实用在地质条件相对复杂的中短隧道施工中占有绝对的地位。隧道掘进机又称“硬岩掘进机”,是一种主要在硬质岩体中修筑隧道的机械(是一种靠刀盘旋转破岩推进+隧道支护与出渣同时进行+并使隧道全断面一次成型的大型施工机械),相对于传统钻爆法具有“高效、优质、安全、环保”的优点,在地质条件允许的长大隧道施工中用得比较多。

              引汉济渭地跨陕南和关中两个区域,要实现汉江水送入关中,就必须要穿越秦岭天然屏障,而秦岭又是我国南北的分水岭,东西延绵约1600公里、南北宽达100至150公里,海拔多为1500至2500米。在项目规划之初,就对秦岭隧洞采用硬岩掘进机施工还是常规钻爆法施工进行了长达数年的反复比选论证,最终确定对秦岭隧洞进出口段地形起伏较小、隧洞埋深相对较浅、地质条件适宜、施工辅助坑道和施工道路布置方便的总长约63公里采用灵活方便、投资较省的钻爆法施工;对于埋深大(最大埋深2012米)、长距离坚硬岩石(硬质岩占比高达78%,岩石抗压强度最高达307MPa,比普通钢板还要硬)、洞线两侧4公里范围辅助坑道设置异常困难、常规钻爆法无法解决的、位于秦岭环保区的主脊35千米段采用“高效、优质、安全、环保”的“伶牙俐齿特别能啃硬骨头”的硬岩掘进机施工,秦岭隧洞最终选择的也就是目前咱们看到的“硬岩掘进机+钻爆法”的施工方案。

              华商报:我们在贯通现场还有一个非常惊讶的感触:岭北的TBM硬岩掘进机刀头非常精准地出现在岭南的掌子面,很好奇引汉济渭工程是怎样完成98.3千米的长距离精准贯通的?

              李凌志:这就是秦岭隧洞修建面临的另外一个难题——长距离精准测量。精准测量对于长大隧洞工程质量有着决定性作用,隧洞施工中只有高精度测量才能避免高程方面上下错台、平面左右错位的“穿袖子”现象。就好比夜行的两个人直线短短几米精准会面都很难实现,精准测量对于隧洞就好比目前的“导航”,而秦岭隧洞主脊段40公里的精准贯通,主要攻克点位于4号~5号的27.3公里,超越目前国内最长的辽宁大伙房水库12.8公里,超越国外的冰岛卡拉杰卡水电站16.2公里,同时超越目前国内现行规范规定的20公里的长度;秦岭隧洞通过科研攻关创建了集多源构网、加测陀螺边、自由测站设立等技术为一体的平面控制测量体系,成功解决了本工程面临的已有技术手段无法满足要求的困境,实现了相向贯通测量长度27.3公里精准贯通,解决了工程建设的实际需求。

              除此以外,在施工中先后解决了长距离硬岩掘进、高地应力岩爆、软岩卡机脱困、断层破碎带、突水涌泥和超前地质预报等一系列难题,现在看来当初选定的施工方法、通风方案等都很好地践行了国家碳中和碳达峰战略。

              华商报:在工程建设期间,对您来说有哪些印象比较深刻的事情?

              李凌志:很多难忘的时刻都历历在目,就像昨天刚刚发生过一样。记得我第一次在隧洞内经历岩爆时,首先感到吃惊和震撼,岩爆原来是这样的、能量这么大;瞬间又转为恐惧、害怕,毕竟太突然、威力又这么大;再后来就是担心和着急,担心随时发生的岩爆伤及现场的建设者和设备,着急的是必须面对岩爆这个世界级难题,必须尽快研究解决方案,拿出切实可行的措施,最大可能的降低风险,保证安全。

              我一共乘皮筏子进洞抢险3次,清晰地记得第一次涌水进洞抢险是2011年12月6日,当时水量1.5万方,由于涌水洞电力线路中断,漆黑一片,我们一行5人乘坐2个皮筏子,大约划了半个小时到达掌子面,找到出水点,大约碗口那么大,从隧洞边墙底部向外涌,我们出洞口后连夜研究制定抢险方案,采用“排堵结合、先排后堵”的原则进行处理,治理后效果良好。正是这些数十年如一日的秦岭深处引水人的坚守与努力,才能攻坚克难迎来今天激动人心的贯通时刻。

              华商报:很多市民都很好奇,引汉济渭秦岭输水隧洞贯通后,西安能马上喝上汉江水吗?

              李凌志:大家的迫切心情可以理解,但还不能马上喝上汉江水,两台庞然大物(TBM硬岩掘进机)还需要拆卸并运出洞外、隧洞还有衬砌内部装修等后续工程需要完成。西安市区有望今年年底喝上甘甜的汉江水。

              华商报:引汉济渭秦岭输水隧洞贯通后,下一步的工作重点是什么?

              李凌志:秦岭隧洞贯通标志着引汉济渭一期调水工程接近尾声,接下来就是抓紧建设二期和三期配水工程。二期和三期作为引汉济渭的输配水工程,分南北两条干线,南干线全长171公里,主要受水区域自西向东主要有周至、鄠邑、长安、灞桥、临潼、渭南和华州;北干线长约131公里,主要有武功、兴平、咸阳、空港新城、秦汉新城、三原、高陵、阎良和富平。 (转自:华商报)

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