撰文/马佳 任童
秦岭输水隧洞里正在施工的建设者 刘正根 摄
△2022 年2月22 日11 时17 分,随着TBM(隧道硬岩掘进机)刀盘破岩而出,岭南岭北再无隔阂,引汉济渭秦岭输水隧洞实现全线贯通 刘正根 摄
“通了!通了!”2022 年2 月22 日上午11 时17 分,秦岭天华山脚下1900 多米深的隧道内,随着全断面硬岩隧道掘进机(TBM)刀盘破岩而出,引汉济渭秦岭输水隧洞实现全线贯通,也实现了历史上首次从底部横穿秦岭的恢弘壮举。
从2007 年秦岭输水隧洞工程准备开工到全线贯通,这条波折又艰辛的道路,引汉济渭走了15年。在岩爆、涌水等地质灾害频繁发生,常年温度超过40℃、相对湿度接近90%如同蒸笼般的极端环境中;在岩石抗压强度高达316 兆帕,TBM刀头每掘进一米都极为艰辛,综合施工难度堪称世界第一的罕见难度中,引汉济渭全体建设者每日在冰与火的淬炼下以顽强的意志攻坚克难,取得了一次又一次的胜利。
若问起整个引汉济渭秦岭输水隧洞工程建设中最难啃的一块硬骨头是什么?那一定是岭南TBM(掘进段),这里埋深最大,岩石强度最高,岩爆最多、最强烈,跟这些杀伤力极大的地质灾害相比,高温高湿的环境甚至只能算“微风细雨”,在地下2000 多米的“大蒸笼”中,有一群头戴钢盔、身着防弹衣逆着光的“孤勇者”,他们挑战着人类引水隧洞施工的极限,挑战着人类历史上施工罕见难度,硬是把一个个世界难题变成了一个个世界纪录,他们就是中铁隧道局引汉济渭岭南掘进项目部的建设者们。
引汉济渭岭南掘进项目部的掘进班是冲在最前线的班组,他们每推进90 公分,就要立一次拱架,所以也是离岩爆危险最近的班组。掘进班班长阳忠伦在这里工作8 年有余,他主要负责隧洞施工最前端的搭建支护钢架工作。这个区域临近TBM 掘进部分,刀头与岩石摩擦会产生巨大的热量和噪音,所以这里比其他地方温度高、噪音大,是隧洞中工作环境最为“严酷”的地方。干活时,汗水如同豆大的雨水。给设备喷水降温时,阳忠伦和工友也会互相往身上喷水,这样凉快一些。
△沸腾的工地 王辛石 摄
昏暗幽深的隧洞里,经常会突然响起巨大的“雷声”,直径几厘米到几十厘米不等的岩块像雨点一样,从隧洞顶部高速弹射下来,如同炸弹碎片,杀伤力很大。虽然工人们头戴钢盔、穿着防弹衣施工,但还是经常会被石头划伤。阳忠伦的胳膊上至今还有一道长达8 厘米的疤痕。阳忠伦说:“我们掘进班都在作业面的最前端,经常会碰到岩爆,强度大的一次,爆炸飞出来的石块溅了有20 多米。为了让后续的施工安全得以保障,我们只能以最快的速度架好隧洞支护。”
据悉,秦岭隧洞高埋深段的岩爆表现超出了行业认知,建设期间共发生岩爆4000 多次,高峰时日岩爆次数超过60 次。中国科学院院士、水利水电土木工程专家陈祖煜说:“让人惊讶的是所有这些地质灾害它全占齐了,而且都是非常的严重。”即便戴着钢盔,穿上防弹衣这些特种装备,加强了科研监测预警,可掘进工程中每天多达60 余次的岩爆,这对工友们来说,那就是生死考验。
除了频发的岩爆,极具破坏力的突涌水也是隧洞施工中必须要面对的大难题。2016 年年初,岭南就遭遇过大规模涌水。隧洞里发生了一次严重的突涌水,单日涌水量高达4.6 万立方米,相当于一个中等县城的供水量。岭南段TBM 主司机李源泉回忆:“当时喷射出十几米水柱,水位快淹没TBM 掘进机时,我们合力将它抬起30 公分,这才幸免于难。水一来,隧洞就断电了,洞里没有任何可见光源,我们只能摸黑踩着运渣皮带往外走,光滑的皮带很难踩稳,中途许多人摔到水里。”黑暗中,临时抽调了4000 多名工人带着设备、划着皮筏迅速赶来救援。专家及时到现场探查、研究抢险方案。工人们则轮换倒班,蹚着齐腰的深水架设管道和水泵,一面抽水排水,一面注入速凝浆堵水。经过没日没夜地奋战,两个月后终于消除了水患。
秦岭输水隧洞穿越秦岭主脊的施工段全长约34 公里,由于受地质地形等条件限制,无法采取传统钻爆法施工,于是,引汉济渭引进了两台国际最先进的TBM(全断面硬岩隧道掘进机)。李源泉每天就驾驶着这个长300 多米、重1000 多吨的“钢铁巨龙”在地下穿梭。
“只要机器运转,我就得时刻保持警惕,留意刀盘转速、皮带运转、电流情况等,根据这些数据随时调整掘进参数。”李源泉说,机器将坚硬的岩石按压扭碎,巨轮旋转刮下碎石。如果碰到花岗岩等硬岩,他就得放慢掘进速度,有时三四个小时才能掘进1 米。“在恶劣复杂的地质条件下,秦岭输水隧洞每一米的掘进都极为不易。”中国工程院院士李术才如此评价。
如此艰难的掘进,对TBM 的刀头来说,这个“骨头”可并不“好啃”,不仅“废牙”,还损伤“元气”。在秦岭输水隧洞3 号支洞营地,就有一座8000 多把废弃掘进机刀头堆成的“山”。这些刀头已经严重磨损,不得不废弃。据统计,从隧洞掘进开始至今,累计耗费刀头上万把,而一把刀的成本根据类型不同就高达3 万至6 万元。
及时更换刀头,是引汉济渭岭南掘进项目部刀具班的任务,陆居全是TBM 刀盘维修和更换刀头的刀具工,他说:“掘进机的刀盘上安装有50 多把刀头,面对高硬度的岩石,刀头会时不时被硌出豁口。豁口多了,就得‘换牙’。”在“钢铁巨龙”里,他工作的位置就是在刀盘内侧仅有几平米的狭小又高温的空间里。“刀头与岩石摩擦导致刀头表面温度超过50℃,更换刀盘上方的刀头时,要带着厚厚的手套干活,比在烈日下暴晒还难受。”陆居全说。而更换刀盘下方的刀头,更为艰难。首先要进入到通向“巨龙”后方的刀盘位置,并要钻进几个直径不大的圆孔内,由于圆孔一次只能容下一个人钻入,加之涌水不断,换刀人员若要更换刀盘下方的刀片,则必须要把身体完全潜入水中才能进行,在黑暗浑浊的水中更换刀具,不仅耗费体力和时间,而且需要过硬的技术。
▽TBM 严重磨损的刀头堆砌如“山 ” 刘正根 摄
引汉济渭岭南掘进项目部保养班的工作很特别,别人忙碌他们等着,别人一停下来,他们就要冲上去。他们的主要工作就是保证设备的正常运转,特别是对拱架安装的设备要及时抢修,有些岩爆的地方,炸坏设备相当严重,就要保证设备的正常运转。掘进项目部保养班班长刘明军和工友们每天要进入深埋在地下2000 多米的世界,这相当于从地面向下六百多层楼。工友们每天需要用1 个多小时到达工作地点,先是坐大巴车进洞,再转乘小火车,然后还要在四周全是岩石的幽暗环境里步行穿过一段通道。隧洞里,上面是密密麻麻的管线,下面是不断涌出的地下水,刘明军和工友们必须跳进水里才能展开检修。刘明军说:“洞里的水像温泉还带硫磺味,眼睛火辣火辣地睁不开,这一个班完成工作后,出去一个个眼睛都是红红的,身上满是油污。”
◁工人正在讨论维修施工方案 王辛石 摄
而皮带班往往都是在深更半夜大家都休息的时候,被通知皮带断裂,皮带班工友迅速穿上工作服,戴上安全帽,进洞抢修,接皮带一接一动就是10 个小时不停歇……
与这恶劣环境鏖战的,除了掘进班、刀具班、保养班,皮带班,还有抽水班、有轨运输班、无轨运输班、养道班、综合班,一共9 个班组。每个班组虽然任务不同,但是他们时刻挺身向前,奋力拼在一线,用肩膀担当了新时代的重任。
“这么大的山,把它挖穿了。虽然大家不知道我是谁,但是当‘无名英雄’想想也是挺自豪的。”这不仅是岭南掘进项目部建设者最质朴的心声,更是引汉济渭全体建设者的心声。他们的经历,是一个集体用青春的力量,去挑战世界难题的故事。正如废弃的刀头山是历史的见证,有着“钢铁巨龙”般意志的建设者们在隧洞中奋战的身影依然留下了印记,他们在属于自己的战场上冲锋陷阵,攻坚克难,建功新时代,虽说污泥满身也算真正的英雄!
作为国家重点水利工程,引汉济渭工程跨越黄河、长江两大流域,横穿秦岭,分为调水和输配水两大部分。调水工程包括黄金峡水利枢纽、三河口水利枢纽和98.3 公里长的秦岭输水隧洞,输配水工程覆盖西安、咸阳、杨凌、渭南4 个重点城市、西咸新区5 座新城,周至、鄠邑、长安、临潼等11 个中小城市及渭北工业园区等共计21个受水对象,1411 万人将直接受益。
生态环境保护是功在当代、利在千秋的事业。为了减少水利工程建设对生态环境的影响,保护汉江干流的生物多样性,保障汉江“年年有余”,引汉济渭工程各项好举措可谓细节拉满!在河道中建立鱼巢,让鱼儿们有足够空间“开枝散叶”“绵延子嗣”;正在抓紧建设全长1908 米的“生态鱼道”,将来汉江干流中的鱼类可通过这条鱼道洄游产卵;建设黄金峡鱼类增殖站和“子午梅苑”水土保持示范园,优化良好的生态环境系统……
目前,黄金峡水利枢纽汉江河道左岸边坡上的生态鱼道已具雏形。该鱼道共设有5 个出鱼口,内部建有许多“栅格板”,这些“栅格板”能减缓水的流速,让鱼类洄游更省力。鱼道中设有41 个“休息室”,用于鱼类在洄游产卵的过程中休息,确保鱼类能顺畅通过,安全“回家”繁衍下一代。
在附近还建有占地67 亩的“亚洲最高标准鱼类增殖站”鱼类增殖放流站,每年将有数十万尾鱼苗在这里培育后投放汉江,现场负责人舒旗林说:“我们会选择身体健康的亲鱼来繁育后代,亲鱼在一、二号厂房产卵后,鱼卵孵化至1-2 厘米的鱼苗。小鱼儿们会在增殖站里经过精心养育,成鱼后经野外仿生鱼池驯化,模拟自然生态环境,让它们具备初步的野外生存技能,再放流到汉江自然水体中。”在增加汉江中鱼类数量、种类的同时,也为这里活动的朱鹮、白鹭等水鸟提供充足食物来源。
与此同时,结合三河口水利枢纽滑坡体治理,省引汉济渭公司建设了水土保持示范项目——子午梅苑,种植的140 余种梅花寒冬次第盛开,在有效防止水土流失和山体滑坡的同时,带动了当地第三产业发展,促进群众增收致富。并且发挥引汉济渭院士工作站、博士后科研工作站等科研平台优势,完成了引汉济渭工程生态安全监测技术研究等科研项目,以科研助力工程环境保护。
▽三河口水利枢纽是引汉济渭工程的重要调蓄水源工程 刘正根 摄
◁引汉济渭建设者们兴高采烈,庆祝成功截流 王乐 摄
△被环保部誉为“亚洲最高标准的黄金峡鱼类增殖站” 李明 摄
引汉济渭工程从设计到施工,都尽可能减少工程建设对环境的影响。“我们始终贯彻新发展理念,将环保工作融入工程建设,通过工程措施和生物措施相结合,让工程建设区生态环境得到补偿,让水利建筑融于自然环境,让工程建设区环境得到提升美化,致力打造绿色工程、生态工程。”省引汉济渭工程建设有限公司总经理董鹏说,引汉济渭工程在环保方面的投资额超10 亿元。
引汉济渭一期工程完成,汉水将“通关”秦岭;二期工程的建设,将把汉水送向各受水地区,有效改善陕西水资源总量不足、时空分布不均等问题。据了解,截至目前,引汉济渭一期工程黄金峡水利枢纽目前累计完成混凝土浇筑116.81 万立方米,完成设计总量的93.2%,年底将实现大坝混凝土全线浇筑至顶,具备下闸蓄水条件;二期工程正在加紧施工;三期工程前期工作加快推进,努力于年内开工。
引汉济渭工程是我国“十三五”规划的重大水利工程之一,同时也是陕西省规模最大、影响最为深远的战略性、基础性和全局性水资源配置工程。站在新起点,引汉济渭人只争朝夕,不负韶华,全面深入贯彻习近平总书记来陕考察重要讲话精神,做好秦岭的生态卫士,全力以赴推动二期工程开工建设,努力将引汉济渭工程打造成集供水、生态等功能于一体的优质工程,为陕西新时代追赶超越提供坚强的水资源支撑保障,为黄河流域生态保护和高质量发展贡献力量。