南水北调(中线)穿黄工程

2020-05-14

  穿黄工程位于河南省郑州市以西约30公里的孤柏嘴, 是整个南水北调中线的标志性、控制性工程。"穿黄"即"穿越黄河",南水北调中线工程将长江水自丹江口水库一路引向北方,黄河成为阻碍南水北去的天然屏障,为解决这一问题,修建了穿黄工程这一人类历史上最大的穿越大江大河的水利工程。

图1. 穿黄工程示意图

  穿黄工程,总长19.3公里,其中,明渠长13.95 公里,隧洞段长4.71公里,建筑物长0.65公里。穿黄段采用"河下隧洞"方式:在黄河河床下40米深处,平行设置两条直径7米的隧洞横穿黄河;双隧洞的方案,可以保证在需要时加大流量,在某个洞发生状况时可保障供水不间断;隧洞采用"倒虹吸"原理,进水端(南岸)高于出水端(北岸),利用两端压差将水压向出水端;隧洞进口为斜井、出口为竖井,这种布置方案保证了隧洞具有良好的运行与检修条件,又节省工程投资。

  考虑到隧洞不仅承受外部的水、土压力,同时承受洞内的流水压力;在设计上,隧洞洞壁采用2层钢筋混凝土衬砌,分别承受内、外压力;外层为厚0.4米拼装式管片结构衬砌,内层为厚0.45米钢筋混凝土预应力衬砌,两层衬砌之间采用透水垫层隔开。隧洞内布置许多监测设备和仪器,随时监控隧洞的运行状态。穿黄工程的抗震能力为8级,防洪能力按黄河300年一遇洪水设计,按1000年一遇洪水校核。

图2. 穿黄工程南岸(进水端)

图3. 穿黄工程北岸(出水端)

  隧洞工程采用盾构方式掘进,盾构机直径9米,长80余米,总重量1100吨。在施工过程中,克服了黄河河床游荡、复杂地质条件、砂土振动液化等一系列技术难题;第一次采用泥水平衡加压式盾构进行隧洞施工,第一次采用双层衬砌结构等多项首创技术。

  在整个隧洞的挖掘中,根据地质条件的变化,不断调整盾构机掘进参数、推力、扭矩、掘进速度和贯入度;河床中存在的大量块石、古木等,地层成分的变化和顶部黄河水压力的变化,都对隧道的施工安全造成威胁。

图4. 隧洞内部

  穿黄工程实现了汉江水与黄河的立体交叉,呈现出江河相会的壮美景观,体现了中华民族智慧与魄力。南水北调中线工程正式通水以来,实现1900多天连续不间断安全供水,工程累计调水量已近300亿立方米,直接受益人口超过1.2亿人,经济、社会、生态等方面效益显著,已成为很多城市供水新的生命线。

责编:李霞

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