引漢濟渭秦嶺輸水隧洞全線貫通 人類歷史上首次從底部橫穿秦嶺

攻克“世界罕見的難”

隨著一臺隧道硬巖掘進機旋轉的刀盤破巖壁而出，陜西引漢濟渭工程的關鍵控制性工程——秦嶺輸水隧洞近日全線貫通。這是人類歷史上首次從底部橫穿中國南北方分界線之一的秦嶺。

鑿秦嶺，引清流。作為國家重點水利工程的引漢濟渭工程建成后，長江最大支流——漢江之水將北上穿過秦嶺，與黃河最大支流——渭河“牽手”，解關中之“渴”，浸潤三秦大地。屆時，可滿足包括西安、咸陽、渭南等城市在內的21個受水對象的生活及工業(yè)用水，惠及1400多萬人。

那么，引漢濟渭工程緣起為何，又是如何建設的？橫穿秦嶺究竟有多難？建設過程中遇到的諸多世界性難題又是如何被一一攻克的？

1 陜南“調”水、“解渴”關中，引漢濟渭工程巨大

年均調水規(guī)模可達15億立方米，可滿足西安、咸陽等21個受水對象的用水，惠及1400多萬人

得知秦嶺輸水隧洞貫通，對水有著特殊感情的寇宗武老人十分激動。

“打了10年左右能把這個打通，太不容易了。”今年已經82歲高齡、曾擔任陜西省水資源管理辦公室主任的寇宗武說。

水是生命之源。陜西地跨黃河、長江兩大流域，但水資源分布卻極不均衡。秦嶺以南的陜南地區(qū)，水資源豐盈，占全省水資源總量的七成多。秦嶺以北的關中和陜北地區(qū)，沿線重點城市、重要工廠眾多，人口密集，但水資源匱乏，僅占全省水資源總量的近三成。二十世紀八九十年代，陜西的缺水問題愈發(fā)嚴重。

分時段供水、家家戶戶水龍頭“上鎖”……夏季“水荒”成為關中地區(qū)很多人抹不去的記憶。

“只要一下雨，大家就通過各種方式收集雨水存起來。父親還經常帶著我到離家很遠的地方找水。”1980年出生在陜西省渭南市蒲城縣的叱先生告訴記者，他對小時候“找水”的經歷記憶猶新。

解決陜西“水危機”問題迫在眉睫。從水資源豐沛的陜南“調”水、“解渴”關中的構想開始形成。

經多方調研、論證并報請同意批準，被稱為陜西版“南水北調”的引漢濟渭工程于2012年開始實施。

記者了解到，該工程分為調水和輸配水兩大部分。其中，調水工程由黃金峽水利樞紐、三河口水利樞紐和秦嶺輸水隧洞三部分組成；輸配水工程由黃池溝配水樞紐、輸水南北干線及23條支線組成。

根據(jù)設計，在黃金峽、三河口兩大水利樞紐調節(jié)配合下，漢江之水經98.3公里輸水隧洞穿越秦嶺，再經輸配水工程，優(yōu)化配置給關中、陜北地區(qū)。

在位于漢江干流陜西省漢中市洋縣黃金峽鍋灘下游2公里處，就是黃金峽水利樞紐。這是引漢濟渭的龍頭水源工程。

“年供水規(guī)模可達10億立方米，設計揚程106.45米。”中國水利水電第十二工程局有限公司第二工程公司黨委副書記、執(zhí)行總經理，黃金峽水利樞紐項目負責人任海平告訴記者，這個水利樞紐擁有亞洲綜合指標第一的泵站，“壩后泵站7臺抽水機組，以每秒70立方米的抽水流量將水抽高106.45米后，送入輸水隧洞順流而下。預計今年年底可實現(xiàn)蓄水。”

三河口水利樞紐，距離黃金峽水利樞紐約17公里，是整個調水工程的調節(jié)中樞，每年可實現(xiàn)自流供水5億立方米。

“目前，秦嶺輸水隧洞出口的黃池溝配水樞紐已開始主體結構混凝土澆筑，預計今年內實現(xiàn)先期向西安市供水。”中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司引漢濟渭二期工程總體勘察設計協(xié)調項目部設計總工程師李玉潔告訴記者，輸配水工程主要是通過干、支線輸水工程的地埋管道或隧洞給各受水對象水廠供水。待引漢濟渭工程全部完工后，年均調水規(guī)模可達15億立方米，惠及西安、咸陽、渭南、楊凌4個重點城市及沿渭河兩岸的11個縣城、5個新城和1個工業(yè)園區(qū)，1400多萬人，可有效改變關中地區(qū)超采地下水、擠占生態(tài)水的狀況，提高水資源承載能力，恢復渭河生態(tài)。

2 巖爆涌水、斷層塌方，綜合施工難度世界罕見

“幾乎世界上隧道施工的難題都能在這里遇見”，施工人員作業(yè)時必須頭戴鋼盔、身穿防彈衣

秦嶺地質條件極為復雜，從底部橫穿，難度可謂空前絕后。

作為引漢濟渭工程的關鍵控制性工程，秦嶺輸水隧洞全長98.3公里，埋深1300至2012米，采用鉆爆法和TBM(全斷面硬巖隧道掘進機)法聯(lián)合施工。其中，穿越秦嶺主脊(越嶺段)30多公里，因地質構造復雜，分嶺南和嶺北，分別采用兩臺TBM相向而行，最終嚴絲合縫地完成“會師”，貫通隧洞。

據(jù)介紹，整個輸水隧洞穿越了3條區(qū)域性大斷裂、4條次一級斷層和33條一般斷層，涉及巖性20余種。面對石英含量高達96%、抗壓強度高達300多兆帕的圍巖，即便是被稱為“掘進機之王”的TBM也有些“吃不消”。“刀頭如同在‘鋼板’上掘進，有時三四個小時才能掘進1米。”據(jù)有關工作人員介紹，超硬巖石致使TBM刀頭磨損量巨大，損壞刀頭至少有上萬把。

除此之外，施工過程中還面臨著高溫高濕、長距離、大埋深、高頻強巖爆、突涌水等一系列技術難題，“幾乎世界上隧道施工的難題都能在這里遇見”，國內外專家評價“綜合施工難度世界罕見”。“非常驚訝的是所有這些地質災害它全占齊了，而且都非常嚴重。”中國科學院院士、水利水電土木工程專家陳祖煜說。

“最難受的首先是高溫高濕的作業(yè)環(huán)境。”已經堅守10年的中鐵十八局引漢濟渭工程項目經理宋偉介紹，隧道內作業(yè)面溫度常年在40℃左右，相對濕度則高達90%。用工人們的話說，“就像蒸桑拿，不動都會汗流浹背”。

“每個班我都要喝五六斤水。”中鐵隧道集團引漢濟渭項目部機電副總工鄔宗清介紹說，這對于他們而言已經習以為常。

讓鄔宗清印象深刻的，還是2016年2月那場在嶺南TBM施工掌子面(即作業(yè)面)發(fā)生的特大涌水。

“地下水如同高壓水槍猛射，每天涌水高達4.6萬立方米，是設計全隧洞最大涌水量的3.76倍，TBM被淹沒大半個‘身子’，無法動彈。”據(jù)鄔宗清回憶，當時2000多人參與抽水搶險，才避免了整個設備電路損壞。

此后，如何高效解決5820米亞洲最長斜井反坡隧洞抽水問題，成為鄔宗清和徒弟們的研究重點。最終，他們成功研發(fā)出抽水自動化設備。

巖爆也是施工過程中的一個“攔路虎”。回憶起時常發(fā)生的巖爆，嶺南TBM掘進班班長陽中倫依然心有余悸：“就像炸彈一樣。我記得最強的一次，石頭彈射了20多米。”

因此，除了要求施工人員作業(yè)時必須頭戴鋼盔、身穿防彈衣外，建設管理者們還聯(lián)合有關科研力量進行了一系列科研攻關，創(chuàng)新采用激發(fā)極化法、三維地震波法等地質超前預報技術，最大限度降低巖爆、塌方、突涌水、有害氣體等災害風險。

據(jù)介紹，以微震監(jiān)測為重點的巖爆預測預警準確率高達85%以上。監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，秦嶺輸水隧洞開工建設以來，共發(fā)生4000余次巖爆，最大震級1.6級，但卻從未發(fā)生一般及其以上安全事故。

具備無人巡檢和自主導航等功能的水下機器人、創(chuàng)造超長距離施工通風的世界紀錄……科技助力下，一項項施工難題被攻克。

3 廢水凈化、“天眼”監(jiān)控，保護好秦嶺的綠水青山

過壩魚道是為了保證魚類回游產卵順暢，而魚類增殖站則是為漢江流域水生物多樣性“培苗育種”

引漢濟渭工程的實施必須要穿越秦嶺這一自然屏障。與繞道秦嶺相比，從秦嶺底部橫穿是距離最短、耗資最少的工程建設方案，對秦嶺地區(qū)自然環(huán)境的影響也小。

據(jù)曾參與和主持引漢濟渭工程規(guī)劃設計的工程師介紹，目前這一方案是從當年專家組考察的近10條線路中選出來的。引漢濟渭工程途經朱鹮、天華山、黑河等多個國家級、省級自然保護區(qū)，規(guī)劃設計施工除了綜合考慮經濟等因素外，對秦嶺的生態(tài)保護也是重要方面。

黃金峽水利樞紐的過壩魚道、魚類增殖站等設計就是出于生態(tài)保護的考量。

據(jù)業(yè)內人士介紹，魚類生物鏈的完整程度影響著生態(tài)平衡。過壩魚道是為了保證魚類回游產卵順暢，而魚類增殖站則是為漢江流域水生物多樣性“培苗育種”。

去年9月，引漢濟渭三河口水庫首次舉行魚類增殖放流活動，7個品種、17.5萬尾魚苗，就是由黃金峽魚類增殖站繁殖培育的。

在施工過程中，建設管理者更是以具體行動保護秦嶺的綠水青山。

據(jù)了解，在隧洞施工過程中，會產生大量廢水、廢渣。對于廢水，建設管理人員在各隧洞出口建設大型水質“凈化器”，通過“高效沉淀池+過濾池+活性炭處理”工藝，對廢水進行深度凈化，凈化后的水可達到地表Ⅱ類水質標準。“基本上就是達到我們飲用水的標準了。”西安市黑河水源地環(huán)境保護管理總站站長趙學功在接受采訪時表示。

與此同時，結合區(qū)域地理環(huán)境，在遠離保護區(qū)的地方建設渣場用來堆放廢渣。渣場使用完畢后，復墾改建成農田。目前，已累計修建高標準農田370畝。

在施工點位和隧洞洞口，還安著“天眼”。“通過手機、電腦可以遠程實時動態(tài)地查看施工現(xiàn)場環(huán)保措施落實情況。”據(jù)陜西省引漢濟渭工程建設有限公司移民環(huán)保部有關負責人介紹。不僅如此，“朱鹮無人機中隊”還不定時深入工區(qū)，通過無人機高空拍照、河道取水、光譜分析儀現(xiàn)場分析等方式，突擊巡查環(huán)保措施落實情況。

本報記者 王珍

標簽： 輸水隧洞 秦嶺地區(qū) 全線貫通 1980年