竖井施工现场

    在黄河底下打隧道， 让汉江水从黄河底下经过，并形成“立交”，互不干扰，还能互补水源。
    这就是被称为人类历史上最宏大的调水穿越大江大河工程——南水北调中线穿黄工程。
    这也是继西气东输工程在黄河穿孔后，黄河再次穿孔，但这次穿黄的难度要远远大于上次。作为南水北调中线总干渠穿越黄河的关键性、控制性工程，穿黄工程到底是个什么样子？
    近日，记者奔赴穿黄工程施工现场，为你揭开穿黄工程的神秘面纱。
   
    ○中线工程穿黄最大最难
    
    9月21日上午8时，秋高气爽，记者一行驱车从郑州出发，赶往黄河岸边的穿黄工程施工现场。
    汽车上连霍高速行驶了30多分钟，至巩义东下高速，穿过焦作黄河大桥，又行驶了200米，拐进黄河滩的林荫小路。9时，黄河大堤旁一座4层小楼的院落出现在眼前，这就是南水北调中线干线工程建设管理局所在地。
    这只是一座临时建筑物，南水北调中线工程完工后将被拆除，管理局将被迁往郑州市内的郑东新区。
    刘富叶是管理局技术处副处长。他的办公室里堆满了各种图纸资料。得知记者要了解有关穿黄的情况，刘富叶递给记者几本厚度不一的工程资料。除工程位置示意图片外，总平面示意图、纵剖面图上密密麻麻的数据，记者看了半天，也不得要领。
    刘富叶或许知道记者的尴尬，就指着墙上悬挂的示意图说，南水北调总干渠一路行程1000多公里，除沟通长江、淮河、黄河、海河4大流域，还要穿过黄河干流及其他河流至少219条，此外，还要跨越铁路44处，穿过公路桥571座，通过各类建筑物936座，其中最大最难的工程当数穿黄工程。而这个工程在整个南水北调工程中起着至关重要的作用，是南水北调中线建设的关键性、控制性工程。
   
    ○候选穿黄方案有两套
   
    为确保调水水质、杜绝相互感染，长江水与黄河水“立交”的穿黄工程方案只有两种选择：要么在黄河下面打隧洞，要么在黄河之上建渡槽。
    据刘富叶介绍，上世纪50年代，南水北调工程被毛主席提出后，长江水利委员会长江勘测规划设计研究院就开始了该工程的设计，一直到上世纪80年代还在做规划。
    鉴于黄河水文情况太复杂，加上穿黄工程是南水北调中线的关键，在“情况复杂多变”的黄河“动土”，决策者们慎之又慎。
    为确保工程万无一失，上世纪90年代，水利部指派中国最权威的两个水利设计院：黄河水利委员会勘测规划设计研究院和长江水利委员会长江勘测规划设计研究院，分别独立设计渡槽凌空穿黄和隧洞遁地穿黄两个方案，然后再选择一个最佳方案。
   
    ○“飞龙在渊”最终胜出
   
    设计人员用“降龙十八掌”里有名的招式“飞龙在天”来形容渡槽方案，用“飞龙在渊”来形容遁地穿黄方案。
    两个方案出来后，都是可行的，并且造价相当，选择哪一个，曾让决策者颇费脑筋。
    刘富叶透露说，当时河南省政府是力推渡槽方案，因为建成后，长江水跨越黄河的壮观景象不仅能为郑州增添一个新的旅游景点，甚至可以成为洛阳、郑州、开封“三点一线”旅游黄金线的一个新亮点。
    2003年，专家们选择了隧洞方案，专家们认为，隧洞可以避免外界温度、气候等气象条件的干扰，检修条件与地面结构相近，而且耐久性好、检修维护相对简单。
    2004年9月，穿黄工程规划选址确定：在郑州市黄河京广铁路大桥以西约30公里处，于孤柏山湾横穿黄河，工程南岸起自荥阳市王村镇李村，终点在温县南羌乡马庄东。总长19.3公里，总工期56个月，总投资31.37亿元。
    2005年9月27日，穿黄工程正式开工建设，计划于2010年3月竣工。
   
    ○双隧洞自北向南穿黄河
   
    31亿多元的投资是个什么概念呢？专家们说，一个穿黄工程的投资超过了目前黄河上10多座著名桥梁的投资总和。
    总干渠从黄河底下穿过，一旦河底隧道在黄河洪水期间发生顶漏，黄河洪水进入总干渠，将会把洪水引向北京方向。所以工程的设计标准特别高，这就决定了该工程的投资额。
    穿黄工程主要包括以下组成部分：南北两岸连接明渠、南岸退水建筑物、跨渠建筑物、进口建筑物、穿黄隧洞段、出口建筑物、北岸新老蟒河倒虹吸等交叉建筑物以及北岸防护堤、孤柏嘴控导工程等。
    据刘富叶介绍，穿黄隧洞段包括邙山隧洞段（又称斜井段）和过黄河隧洞段，全长4250米，其中过黄河隧洞段长达3450米。
    为增加输水安全系数，隧洞设计为双洞，单洞直径7米，两条洞中线距离32米，加衬砌外围部分，整个洞的直径约为9米。
    刘富叶解释说，如果只建一个隧洞，需要相当大的直径，这将增加工程的难度。另外，双隧洞可以保障检修期间不断流。
    根据设计，半年左右放空其中一个隧洞的水检查一次，隧洞每年有15天至30天检修期，每3年至5年安排30天至60天大修。
    隧洞内布置有现代化的观测仪器，洞内受力、变异等情况，通过观测仪器在自动控制室即可看到。
    维修时，启用抽水系统，把水从洞内排到黄河或渠道里，排空时间为80个小时。
   
    ○盾构机河下挖洞如“剃须”
   
    穿黄隧洞开掘采用的是泥水平衡盾构法，届时两洞将各采用一台盾构机自北向南推进。将来这个蛰伏在黄河底下的“土拨鼠”是个什么样子，又是如何作业的呢？
    刘富叶介绍说，盾构机在地下的工作原理与剃须刀有几分相像。
    盾构机前面有一个圆形刀盘，刀盘上安装有很多刀片，工作时它会在千斤顶的推动下，旋转刀盘并向前推进，以此掘开土层。而盾构机的圆柱体组件壳体对挖掘出的隧洞起着临时支撑作用，然后进行排土、衬砌、壁后灌浆作业。
    在黄河的下面施工，常常会碰到沉船、古树，甚至巨石，不过这些都难不倒盾构机。比如遇到软岩石时，盾构机可采取小推力、高转速的施工方法掘进通过，而遇到岩石时，可启用刀盘上布置可伸缩的超硬滚刀。
   
    ○河下作业河上“毫无知觉”
   
    而与大多机械设备不同的是，每个工程使用的盾构机都是根据其施工现场的特殊条件量身定做。穿黄工程所用的2台盾构机是在德国一厂家专门定做的，共计花费2500万美元，明年2月19日将抵达施工现场。
    届时，从黄河北岸两个直径18米，深50米的竖井内，2台盾构机将自北向南推进开挖黄河隧洞。每台盾构机的平均掘进速度为200米/月，盾构机工作面与地面的最近距离为20余米。“盾构机作业期间，河面上的船只，地面上劳作的农民将‘毫无知觉’。”刘富叶笑道。
    经过艰苦的“地下工作”，盾构机最终将到达南岸施工竖井。随后，盾构机将以南岸施工竖井为新的起点，以155米/月的速度挖掘邙山斜洞段。斜洞完工后，“潜龙在渊”地下工程的轮廓也将最终显现。
    由于南北两岸所输水的水位差约为10米，由此形成的水压将使北调之水自流穿过黄河。因此，在有些专家看来，穿黄工程就是一个规模空前的倒虹吸工程。