7月20日，隨著TBM1標(biāo)隧洞的全線貫通，標(biāo)志著大水網(wǎng)中部引黃工程201公里的總干線全線貫通，為年內(nèi)實(shí)現(xiàn)自忻州保德天橋水電站至呂梁中陽縣的全線通水奠定了基礎(chǔ)。
中部引黃工程是山西大水網(wǎng)四大骨干工程之一，是覆蓋市縣廣、綜合效益顯著的民生水利工程，其輸水線路長、投資規(guī)模大、受益人口眾多。工程建成后，可新增和改善灌溉面積150萬畝，受益人口達(dá)320萬，將有效緩解沿線農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生態(tài)供水緊缺的矛盾，對改善我省水資源緊缺、應(yīng)對中部旱情有重要意義。
工程自2012年8月開工以來，面對隧洞長、埋深大、涌水量大、地質(zhì)條件復(fù)雜等諸多不利因素，工程參建各方攻堅(jiān)克難，取得了一個個重大進(jìn)展。
隧洞建設(shè)長度前所未有
中部引黃工程區(qū)位于黃河流域，以呂梁山脈中脊為界，西部為入黃支流水系，東部為汾河水系。該工程是山西大水網(wǎng)工程“兩縱十橫”中的第四橫，工程沿線涉及忻州、呂梁、臨汾和晉中4市17縣(市、區(qū))，由水源工程、輸水工程兩部分組成。
中部引黃工程99%為地下工程，其中隧洞建設(shè)總長度501.5公里，是萬家寨引黃工程隧洞長度(202公里)的2倍多；單洞隧洞長度241公里，為世界之最。隧洞平均埋深300米，最大埋深697米，98條施工支洞中有41條為絞車出渣，最大提升高度610米。隧洞開挖多采用鉆爆法施工，施工隧洞長度428.56公里，對處于自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的高埋深洞段采用3臺掘進(jìn)機(jī)(TBM)施工，掘進(jìn)總長約為73公里。
由于隧洞埋深大、長度長，洞內(nèi)出渣、混凝土運(yùn)輸、人員進(jìn)出施工掌子面等難度隨著掘進(jìn)深度呈幾何倍增加，支洞與主洞高差50米至610米不等，進(jìn)出一次隧洞相當(dāng)于從每層高為3米樓房的16層到203層，TBM施工標(biāo)段掘進(jìn)長度達(dá)20多公里，進(jìn)出一次隧洞需要5—6小時，施工之艱，可想而知。
施工過程中，多次穿越斷層、煤系地層、泉域、富水沙礫石層、高承壓水巖層等不良地層，以及淺埋段穿公路、鐵路、河流等特殊洞段及自然保護(hù)區(qū)，施工中需要克服和解決涌水、突泥、塌方、巖爆、瓦斯等多種突發(fā)問題，導(dǎo)致施工難度加大，安全風(fēng)險高。截至目前，工程共發(fā)生穿不良地質(zhì)洞段1327次，其施工難度在我省水利建設(shè)史上尚不多見。“工程自開工建設(shè)以來，參建各方包括建管局、設(shè)計單位、監(jiān)理單位、施工單位、設(shè)備制造商等上萬人經(jīng)過近8年2900多個日日夜夜，在克服了施工戰(zhàn)線長、地質(zhì)條件復(fù)雜、安全風(fēng)險高、協(xié)調(diào)難度大等困難后，制約工程建設(shè)的重點(diǎn)、難點(diǎn)問題逐一被突破，工程建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)，工程質(zhì)量總體可控，安全生產(chǎn)形勢平穩(wěn)向好，各項(xiàng)工作都取得了階段性成果。”中部引黃工程建設(shè)管理局局長張成軍說，目前隧洞開挖已完成481.4公里，完成率96%。
地下泵站建設(shè)難度國內(nèi)罕見
中部引黃工程于2016年被列入國家172項(xiàng)節(jié)水供水重大水利工程項(xiàng)目，泵站設(shè)計揚(yáng)程200米，布置7臺水泵機(jī)組，總裝機(jī)容量9.9萬千瓦。
水源工程地處黃河沿岸，地質(zhì)情況復(fù)雜，多以灰?guī)r、泥灰?guī)r、泥巖為主，工程取水樞紐及地下泵站均處于天橋泉域排泄區(qū)，地下洞室大多處于地下水位線以下，各地下開挖面滲涌水量較大，堵排水難度與風(fēng)險極大，日排水量最高達(dá)13.5萬立方米，國內(nèi)罕見，施工洞群多次遇到突發(fā)較大涌水，日平均涌水量達(dá)3.3萬立方米。同時，水源工程地下廠房規(guī)模為國內(nèi)泵站之最，單機(jī)流量大、揚(yáng)程高、泥沙含量多，水泵磨蝕問題突出。
水源工程取水口位于天橋水電站左壩頭，面朝天橋水電站庫區(qū)，背靠249省道，要在極為有限的不足20米寬的巖體內(nèi)布置取水口建筑物，既要保證天橋水電站安全運(yùn)行，還要確保249省道路面暢通和邊坡穩(wěn)定，施工難度及風(fēng)險極大。
為確保圍堰施工的穩(wěn)定及安全，參建各方邀請省內(nèi)外專家對取水口圍堰布置及加固方案進(jìn)行討論，確定采取帷幕灌漿、鋼管樁、模袋混凝土及基坑內(nèi)支撐等措施，提高巖坎的穩(wěn)定性及防滲性能，圓滿完成取水口施工任務(wù)。
2018年12月29日，中部引黃工程泵站首臺機(jī)組上水運(yùn)行，并試通水至興縣。今年年底，工程將具備向沿線保德、興縣、臨縣、離石、柳林5縣(區(qū))年供水2.54億立方米的能力。呂梁市副市長尉文龍說：“引來黃河水后，將會潤澤我們沿線10個縣區(qū)，有效緩解呂梁山區(qū)的缺水難題。”
TBM施工克服重重困難
中部引黃工程3個TBM施工標(biāo)段，分別在總干(TBM1標(biāo)、TBM2標(biāo)相向?qū)Υ?和東干(TBM3標(biāo))，TBM1標(biāo)曾取得2016年單年完成TBM掘進(jìn)10.5公里，最快單月進(jìn)尺1411米的佳績，創(chuàng)國內(nèi)雙護(hù)盾最快月施工紀(jì)錄和年施工紀(jì)錄。但從2017年以來，隧洞施工逐步深入到黑茶山自然保護(hù)區(qū)腹地，由于地表自然覆蓋條件好，隧洞埋深大，洞線穿越天橋泉和柳林泉兩大泉域，隧洞涌水量較大，導(dǎo)致工程施工難度增加。
2018年7月23日0時左右，由省水利建筑工程局有限公司承建的中部引黃TBM2標(biāo)突發(fā)泥沙涌水，涌水量約800立方米/小時，最高達(dá)到1400-1700立方米/小時，且攜帶大量泥沙、石塊。涌水情況發(fā)生后，施工單位全體人員迎難而上，與業(yè)主、設(shè)計單位共同研究應(yīng)對方案，以最快的速度排除險情并恢復(fù)正常掘進(jìn)。
在施工過程中，參建各方多次組織召開國內(nèi)TBM專家會，不斷優(yōu)化施工堵、排水方案。除此以外，施工單位不斷創(chuàng)新施工方法，對通風(fēng)系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、皮帶機(jī)出渣運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行全方位優(yōu)化設(shè)計，攻克了全洞段23.9公里的獨(dú)頭通風(fēng)、超長距離無中間閉合點(diǎn)測量和超長距離連續(xù)皮帶機(jī)出渣3項(xiàng)重大技術(shù)難題。
TBM2標(biāo)承攬的掘進(jìn)施工任務(wù)，總長23361米，是國內(nèi)外TBM獨(dú)頭掘進(jìn)隧洞中最長的距離。“施工過程中，我們克服了卡機(jī)、涌水、涌沙、堅(jiān)硬巖段等困難，并在掘進(jìn)過程中獨(dú)創(chuàng)大坡度、長距離運(yùn)輸機(jī)械，滿足TBM施工過程中大坡度工況下長距離運(yùn)輸。”省水利建筑工程局有限公司黨委書記、董事長郝志亮說。
去年7月，TBM2標(biāo)在完成自身合同掘進(jìn)任務(wù)后不停歇向TBM1標(biāo)方向繼續(xù)掘進(jìn)，最終TBM2標(biāo)累計幫助TBM1標(biāo)掘進(jìn)2400米，掘進(jìn)總長達(dá)25704.32米，是迄今為止獨(dú)頭掘進(jìn)里程最長的TBM施工隧洞，創(chuàng)下了TBM獨(dú)頭掘進(jìn)新的世界紀(jì)錄。“中部引黃工程總干線的順利貫通，是在極其艱難的條件下實(shí)現(xiàn)的，這是全體建設(shè)者堅(jiān)持不懈、奮力拼搏的結(jié)果。下一步，各參建單位將把工程收尾工作做好、做細(xì)、做實(shí)，努力將中部引黃工程打造成一項(xiàng)‘精品工程’。”省水利廳廳長常建忠說。
