| 穿黃工程：科技創(chuàng)新攻難關(guān) |
| [發(fā)布時(shí)間：2015-3-23]中國(guó)建設(shè)報(bào)
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| 2015/3/23 9:44:36 |
作為南水北調(diào)中線工程的關(guān)鍵控制性工程，穿黃工程必須要攻克一大難題：長(zhǎng)江黃河要在這里實(shí)現(xiàn)歷史性的立體交匯，做到各行其道、互不干擾。而千百年來(lái)，黃河河床“率性而為”、“肆意擺動(dòng)”，三公里多的河床底層，好似河流淤積地層博物館，為盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)布下一道道坎。穿黃工程是我國(guó)第一次采用大直徑隧洞穿越黃河，第一次在水利工程中采用泥水平衡式盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行隧洞施工，世界上第一次采用隧洞雙層襯砌的結(jié)構(gòu)形式。諸多的第一次，匯聚成天書(shū)般的考卷，檢驗(yàn)著南水北調(diào)建設(shè)者的智慧和勇氣。
國(guó)務(wù)院南水北調(diào)辦和中線建管局為穿黃工程建立了四個(gè)層次的專(zhuān)家咨詢(xún)體系，構(gòu)建了嚴(yán)密的科技創(chuàng)新支撐和保障體系。從重大疑難技術(shù)課題到具體的施工方法和工藝，全面覆蓋工程各方面。提出刀具維修與更換、掘進(jìn)測(cè)量、盾構(gòu)出洞等10多個(gè)技術(shù)方案，經(jīng)過(guò)了國(guó)內(nèi)外相關(guān)專(zhuān)業(yè)專(zhuān)家的論證，成功破解了穿黃工程的施工難題，提供了盾構(gòu)施工的創(chuàng)新成果和新鮮經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)了隧洞盾構(gòu)施工技術(shù)的發(fā)展。
超深地下連續(xù)墻施工
黃河下的偉大穿越，只是南水北調(diào)工程建設(shè)者非凡科技創(chuàng)新能力的一個(gè)縮影。這里不得不提超深地下連續(xù)墻施工技術(shù)。穿黃工程北岸豎井為穿黃隧洞盾構(gòu)始發(fā)井。由于地層條件差、地下水位高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地下連續(xù)墻施工中對(duì)成槽技術(shù)、鋼筋籠下放、水下混凝土澆筑、槽段鏈接技術(shù)、防滲技術(shù)等要求非常高，施工難度很大。施工中采用了先進(jìn)的設(shè)備液壓銑槽機(jī)（雙輪銑），現(xiàn)場(chǎng)組織了多項(xiàng)生產(chǎn)性試驗(yàn)，并運(yùn)用了銑接頭、鋼筋接駁器等，最終確保了地下連續(xù)墻在保證質(zhì)量的前提下，順利按期完工。
穿黃隧洞盾構(gòu)始發(fā)采用豎井形式，始發(fā)豎井為圓形結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑16.4米、外徑21米、深50.5米。豎井施工采用“逆作法”順序。在地下連續(xù)墻的防護(hù)下，邊開(kāi)挖邊襯砌。由于地層條件基本為全砂層，地下水位高，施工中豎井內(nèi)出現(xiàn)涌水涌砂的風(fēng)險(xiǎn)較大。豎井的開(kāi)挖施工、封底技術(shù)、降水方案等都是難點(diǎn)。施工前對(duì)豎井施工方案充分研究論證，并請(qǐng)科研單位計(jì)算數(shù)值，確定合理的開(kāi)挖、降水及封底方案。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，將封底的三重管雙高壓旋噴工藝調(diào)整為單管法高壓旋噴工藝，順利封底，保證內(nèi)襯澆筑安全；采用了一體式整體滑模，提高了澆筑質(zhì)量和施工效率。豎井的勝利完工，為盾構(gòu)機(jī)順利始發(fā)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
盾構(gòu)始發(fā)技術(shù)
穿黃工程的盾構(gòu)始發(fā)區(qū)域距離地面近50米，是國(guó)內(nèi)較深的盾構(gòu)始發(fā)，受始發(fā)井尺寸所限，采取分段始發(fā)方案，始發(fā)地層主要是砂層，埋深大，地下水位高，易發(fā)生涌水涌砂，對(duì)人員、設(shè)備造成嚴(yán)重威脅。始發(fā)前采取了冷凍封水措施、高壓旋噴樁加固地層，并加強(qiáng)洞口密封。始發(fā)時(shí)對(duì)反力架、始發(fā)架進(jìn)行密切監(jiān)控，嚴(yán)格控制始發(fā)時(shí)的泥水壓力。下游線盾構(gòu)于2007年7月8日順利始發(fā)，上游線盾構(gòu)于2008年3月15日順利始發(fā)。
穿黃隧洞洞徑大，地下水位高，地層條件差，盾構(gòu)施工承受的外力很大，管片拼接技術(shù)要求非常高。盾構(gòu)掘進(jìn)初期一度出現(xiàn)了管片局部碎裂、安裝困難等問(wèn)題，經(jīng)過(guò)數(shù)月的研究、試驗(yàn)、論證，決定改動(dòng)管片結(jié)構(gòu)形式。改進(jìn)后生產(chǎn)的新管片，拼裝順利。
盾構(gòu)機(jī)維護(hù)技術(shù)
穿黃隧洞長(zhǎng)4250米，過(guò)河隧洞長(zhǎng)3450米，盾構(gòu)機(jī)要一次穿越過(guò)河隧洞后，才能到達(dá)南岸豎井全面檢修和維護(hù)。如何保證在過(guò)河隧洞施工過(guò)程中盾構(gòu)機(jī)正常工作，是盾構(gòu)的一個(gè)重大技術(shù)挑戰(zhàn)。通過(guò)技術(shù)攻關(guān)，穿黃工程建立起一套完善的盾構(gòu)機(jī)維護(hù)技術(shù)。根據(jù)“勤檢查、勤換刀”的原則，把帶壓進(jìn)倉(cāng)檢查換刀作為一項(xiàng)常態(tài)的維護(hù)手段。對(duì)受磨損嚴(yán)重的刀盤(pán)具，通過(guò)工程措施實(shí)現(xiàn)常壓進(jìn)倉(cāng)，全面檢查，徹底修復(fù)。穿黃工程采用先進(jìn)的“SMW”工法加固地基以后，成功地修復(fù)常壓下的刀盤(pán)刀具。
穿黃隧洞內(nèi)砌工序復(fù)雜，首先按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行外襯管片的手孔封堵，接著進(jìn)行彈性防排水墊層敷設(shè)，然后鋼筋綁扎并預(yù)埋波紋管，最后用鋼模臺(tái)車(chē)澆筑混凝土；在混凝土強(qiáng)度到達(dá)預(yù)期后，安裝鋼絞線，進(jìn)行張拉；張拉完成后，對(duì)錨索孔道灌漿和預(yù)留錨具槽混凝土回填。穿黃隧洞內(nèi)襯邊頂拱低位槽處鋼筋密集，常規(guī)混凝土澆筑方式難以保證混凝土密實(shí)。最終，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過(guò)8次模擬試驗(yàn)，采用人工振搗輔以附著式振搗器，較好地解決了混凝土澆筑難題。（中國(guó)建設(shè)報(bào)）
