6月22日10時18分，河南滎陽，南水北調中線穿黃工地，“穿越號”盾構機經過720個日夜、4250米的掘進，順利到達黃河南岸隧洞的進水口，這標誌著國內最大的穿黃隧洞——南水北調中線穿黃上遊隧洞全線貫通，清澈的漢江水將由此北上，與滔滔黃河十字立交，各行其道。這是國內第一次採用大直徑隧洞穿越黃河，國內水利工程最深的盾構始發，隧洞雙層襯砌的結構型式在世界前所未有……這不僅是空間的穿越，也是無數工程技術難題的穿越。

    在黃河下最深35米處，如何挖掘數公里長的隧洞？如何防範漏水和坍塌？技術難題是如何解決的？

    黃河底部隧洞怎麼挖？

    直徑9米的盾構機，挖洞就像電動剃鬚刀刮鬍子

    南水北調中線工程從長江支流漢江上的丹江口水庫引水，沿伏牛山和太行山一路北上，在鄭州市附近穿越黃河。

    然而，要在黃河底部鑿出兩條長4250米的隧洞，每條隧洞直徑7米，談何容易！“穿黃不通，千里無功。”南水北調中線建管局局長石春先説，穿黃工程是南水北調中線的關鍵性工程，是整個幹線工程的“咽喉”，也是技術難度最大的工程。

    在黃河底部35米深處怎麼挖隧洞？

    中線河南直管建管部總工王江濤説，穿黃工程使用的盾構機直徑達9米，總長度80米，重量達1166噸。盾構機前面有一個刀盤，刀盤上有145把刀片，刀盤旋轉，把大塊土體切成小碎塊，就像電動剃鬚刀刮鬍子。

    據介紹，工程人員首先在黃河北岸開挖兩個直徑18米，深76米的豎井，然後從兩口豎井中放置盾構機，2007年7月和2008年3月下游線和上遊線盾構分別順利始發，自北向南開挖黃河隧洞。

    盾構機主機如同火車頭，輔助部件像一節節車廂，盾殼鋼板以抵抗地下高水土壓力。工作時，後面的推進系統有14組千斤頂，總推力6034噸，千斤頂頂在已拼好的管片側壁，牽引整臺盾構機，以每天10多米的速度向前推進。

    如何對付複雜地層？

    隨時調整技術參數，帶壓進倉更換刀具

    “黃河河底千百年來沉積的膠結泥沙，結構複雜，甚至幾百米一個樣。”王江濤比喻説，穿黃盾構像在骨肉相連的一板肉上切割，不得不經常調整刀具的運行參數，摸著石頭過河。

    長江水利委員會勘測設計院副總工程師符志遠説，盾構機每前進一段，就要提供一張地質縱向剖面圖，告訴它前方是什麼地質，應該採取哪些技術措施，如何調整技術參數。

    王江濤説，盾構機的145把刀具，每種刀具“各司其職”，如切削採用大尺寸刮刀，減少開挖時産生細顆粒，適應帶有礫石的土壤條件；先行刀和齒刀佈置在刮刀前面，可預先鬆動刮刀前的土壤；鏟刀用於清理外圍開挖的渣土；滾刀用於對硬物的開挖等。

    盾構機刀具不可避免地會受到磨損，刀片崩了怎麼辦？中鐵十六局項目部副經理吳慶紅説，帶壓進倉檢查盾構機、更換刀具，生産人員要在相當於水下35米的壓力的環境下作業。經過專業培訓的進倉人員，共完成1600多人次、400多倉帶壓進倉作業。

    另外，技術人員通過焊接增加30多把刀，降低了刀具磨損程度，在滾刀上增加合金柱，強化了耐磨性，適應穿黃複雜地層的掘進。

    怎樣防滲水防坍塌？

    2156環管片嚴絲合縫，保證隧洞滴水不漏

    穿黃隧洞橫臥黃河水下，不僅要承受黃河水壓，還要承受河床土體壓力，一旦發生滲水、坍塌，後果不堪設想。

    中線河南直管建管部部長高必華介紹，盾構機每前進1.6米，就要停下來“喘口氣”。施工人員要馬上給隧洞安裝管片，7片弧形的管片緊貼隧洞一圈。管片由鋼筋混凝土澆築，每環厚度達40厘米，重6噸，每片之間還要用雞蛋一樣粗的螺絲上緊，可以支撐整個隧洞壓力。

    為了防止滲漏，隧洞設計三層保護措施：外部的管片邊緣都有橡膠條，遇水膨脹能讓管片連接得無縫隙，把水和泥沙擋在外面；中間是一層有保護膜的鋼絲網，起到第二層防護作用；內襯還有第三層保護，保證滴水不漏。

    管片拼裝也容不得閃失。盾構工區長宋昀東説，2007年8月黃河北岸盾構機向前推進了10環後卻意外地停了下來，阻擋前進的就是管片拼裝——安裝超出規定值，則會出現涌水涌沙，甚至整條隧洞塌陷。於是，院士、專家、技術人員趕到工地調研，經過半年反復的論證、試驗，改變插入角、增加防裂鋼筋，通過6項技術改進，管片終於環環緊扣，接縫被堵得嚴嚴實實。

    科學設計再加上嚴格施工，4250米的隧洞，2156環管片，片片精準，環環相扣，嚴絲合縫，保證了隧洞滴水不漏。

    如何保證挖偏精度？

    貫通誤差控制在50毫米以內

    差之毫釐，失之千里。精確的掘進方向對於穿黃隧洞工程至關重要。

    “這裡沒有差不多的概念。”王江濤説，整個穿黃隧洞，3450米的直隧洞，只允許有千分之一的傾斜度，而最後的800米傾斜隧洞，傾斜度達到4.91%，這是一項高難度的挑戰。

    精準測量引導著盾構機準確前行。中鐵項目部測量工程師李連朝説：“平常一個施工項目，GPS定位系統最多用到三四台，在這個項目上，我們增加到八九台。”為了“精確”二字，他們付出了更多的努力，幾公里長的穿黃隧洞，前後共組織了8次測量。

    業主、監理、建設者共同努力，3450米的穿黃直隧洞，實際貫通誤差控制在了50毫米以內，這在國內實屬罕見。

    隧洞“患病”怎麼辦？

    3年—5年大修一次，維修車輛可直驅入洞

    穿黃工程主體建築物地震設計基本烈度為７度，防洪標準按黃河300年一遇洪水設計，北岸河灘明渠及新、老蟒河交叉建築物，按100年一遇洪水設計。另外，在穿黃隧洞進口、出口、工作閘門、退水洞門等處，均設有防冰凍設備，在渠道邊坡，設有聚苯乙烯塑料保溫板。

    但隧洞建成通水後，也免不了進行檢修。黃河南岸豎井800米傾斜隧洞，就是為此而特別設計建造的。

    王江濤説，隧洞建成後，維護時可關閉雙洞隧道中的一個，對另一隧洞進行維護和搶修，不影響正常輸水。雙洞隧道內直徑為７米，維修車輛可直驅入洞。

    根據設計，半年左右將放空其中一個隧洞的水檢查一次，隧洞每年有15天至30天檢修期，每３年至５年安排30天至60天大修。

    此外，隧洞內還佈置有現代化的觀測儀器，洞內受力、變異等情況，通過觀測儀器在自動控制室即可看到。維修時，啟用抽水系統，把水從洞內排到黃河或渠道裏，排空時間為80個小時。

    720多個日夜，對於古老的黃河，只是一瞬。但對於南水北調建設者，穿黃隧洞完成了一次歷史的穿越。（記者 趙永平）