大江北去穿喉过
冯春久
1月8日下午，在黄河北岸温县境内，逶迤壮观的南水北调渠道蜿蜒在河滩上，亮丽的“水泥白”在落日的余晖下闪闪发光。
这是中国水电四局承建的穿黄III标，一直被誉为渠道衬砌的样板工程，并在全线推广专项检查时现场抽检衬砌土工膜焊接工艺合格率达100%。南水北调中线工程郑焦项目部工管处穿黄工程现场办工程师祝亚平说，2013年11月29日上午，南水北调中线穿黄工程北岸竖井检修房混凝土仓号顺利通过四方联合验收并开盘浇筑，这标志着史上最宏大的江河穿越——穿黄工程，经过8年苦干，顺利完工。目前，正在进行工程后续的各种完善工作。
来自丹江口水库清澈甘甜的水，经过南阳、平顶山、许昌等地，跨越20多座渡槽，进入郑州后被黄河拦下。丹江水要从滚滚黄河之下穿过，工程难度之大可想而知。穿黄工程，既是南水北调中线一期工程总干渠跨越黄河干流的特大型交叉建筑物，也是总干渠上规模最大、单项工期最长的关键性工程，其任务是将中线调水从黄河南岸输送到黄河北岸，之后向黄河以北地区供水。它的顺利完工，对于实现国务院南水北调建委会会议确定的2014年汛后通水的目标有着非常重要的意义。
长江水穿越黄河水，这个人类历史上最宏大的穿越大江大河的水利工程，所遇到的技术问题，是当今地下工程最前沿的核心难题。
穿黄工程位于郑州市以西约30公里孤柏山湾处，全长19.304公里，设计流量每秒265立方米，加大流量每秒320立方米，工程静态总投资29.0067亿元。设计单元划分为25个单位工程，其中16个水工单位工程、7个桥梁单位工程，2个35kV永久供电线路单位工程。
祝亚平介绍，2005年9月27日，穿黄工程开工，成为南水北调中线工程河南段第一个开工的项目。主体工程由南、北岸渠道，南岸退水洞，穿黄隧洞，工作竖井，北岸防护堤，北岸新、老蟒河交叉工程以及孤柏嘴控导工程等组成。
南岸明渠长4628.57米，为深挖方渠道，渠道边坡最大坡高超过50米。土体为黄土状粉质壤土，渗透系数较小，地下水位又较高，大部分高出渠底30米左右，若开挖速度过快，土体内的孔隙水压力不能及时消散，渗透作用将有可能引起边坡失稳。施工中降水工程量特别大，最深的降水井打到地下40米。
北岸明渠包括北岸河滩明渠和北岸连接明渠，全长约9.97千米。北岸河滩明渠位于黄河北岸河滩上，长6127.5米，为高填方渠道。渠底宽度8米，渠底纵坡1/10000，边坡内外坡比均为1：2.25，最大填方厚度为9.7米，其间还有新蟒河渠道倒虹吸和老蟒河河道倒虹吸等交叉建筑物。北岸连接明渠位于黄河以北阶地，长3840.53米，为半挖半填渠道，过水断面与河滩明渠相同。
渠道工程土方采用挖掘机开挖、自卸汽车运至弃渣场。回填采用汽车运土、推土机平整、凸块振动碾碾压。渠道面板采用现浇混凝土，衬砌板下铺复合土工膜防渗。渠道衬砌施工采用衬砌机为主、人工衬砌为辅的施工方法，包括渠床整理、永久排水系统安装、砂砾石垫层铺筑、保温板铺设、复合土工膜铺设、混凝土浇筑、伸缩缝切割、聚硫密封胶打胶等8道工序。
穿黄隧洞段包括邙山段和过河段，全长4250米，采用双洞平行布置，轴线间距为28米，隧洞直径7米。隧洞轴线竖向布置南高北低，南岸始端断面的中心高程为72.45米，北岸末端断面的中心高程为67米。邙山隧洞段全长800米（含南岸施工竖井内连接段长度），为斜洞段，坡度为49.107‰，上端断面与进口闸室相接，下端与过河隧洞相接。过河段全长3450米，由北向南由2‰变为1‰，通过北岸竖井弯管段与出口建筑物连接。
布置在南岸的退水建筑物包括闸前段、闸室段、退水洞、出口消力池与泄水槽等，共长1019.21米。穿黄工程项目经理丁兆森说，退水洞虽然只有790米，打通却花费了6年多时间，一个月才能打通10米左右。其洞身处在冲积层黄土状粉质壤土、古土壤和粉质壤土层中，土体大部呈软塑状，地下水位高出洞底板29.5米，开挖中发生了3次较大的支护变形和8次严重塌方。先后变换了三台阶临时仰拱法、双侧壁导洞法、敞开式盾构法等工艺工法，最终于注浆加固的土体内实现安全贯通。
工作竖井作为穿黄工程的重要部分，担负着穿黄工程过黄河隧道段盾构法施工的盾构始发工作和北段弯管段的施工任务。北岸竖井内径16.4米，外径21米，两竖井中心距28米。竖井开挖深度达50.1米，采用1.5米厚的地下连续墙围护结构。竖井位于黄河滩内，地层主要为砂层，自凝灰浆墙和地下连续墙深度均超过了75米，远远超过了一般灰浆墙、连续墙的深度，在国内尚属首次施工。施工中，采用先进的设备成槽、套铣接头工艺、大型设备配套吊放钢筋笼和直升导管灌注混凝土的施工方法，顺利完成了国内最深的地下连续墙施工，较好地保证了地下连续墙的完整性。
穿黄工程是在泥沙、淤泥等复合沉积地层中，在饱和水位下埋深最大的穿越黄河的输水隧道。打通隧洞，是整个穿黄工程的重中之重。
中铁隧道葛洲坝联合体项目部承建穿黄工程2A标，重点工作是打通隧道。项目部总工程师赵曲斌说，在黄河河床下30多米的地方，穿黄工程的两条隧洞内径均为7米，长4250米。打通隧洞用的是巨型盾构机，这既是我国第一次用泥水平衡盾构机进行施工的水工隧道，也是世界上首次采用盾构的方式穿越大江大河，全无先例可供借鉴。
2007年7月8日，盾构机从黄河北岸50米深的竖井下始发。按照设计，盾构机始发后，将一鼓作气穿过黄河。然而，行进不到1000米，问题就出现了。盾构机排出来的泥浆中有油管和刀具，还有刀盘上的辅助材料。这意味着盾构机的刀具和刀盘都出现了问题，必须马上检修。此时刀盘已在隧洞的最前端、在黄河下面的淤泥里，上面是相当于30米高水流的压力。德国盾构机生产厂家的专家被请到现场，但他们开出了大价钱，单单一个操作工人，一个月的工资就接近20万美元。项目部决定依靠自己的力量进行技术攻关，经过长达一个多月的艰辛探索，终于找到了一个切实可行的解决方案：采用三轴搅拌桩对刀盘修复所需区域进行加固。通俗地说，就是在刀盘和淤泥之间形成一个55厘米大小的空间，从盾构机前舱门进仓检修。也就是带压进仓修复，这是相当危险的一项工作。刀盘上一个滚刀就有150多公斤重，齿刀也有75公斤左右。在狭小的空间里，技术工人用风镐和工兵铲一点一点地把泥土铲开，五六个小时才能挖出一把刀。直到7个月后，盾构机又开始恢复掘进。
穿黄隧洞外衬通过管片拼装形成，利用壁后注浆、泥水分离方式保证管片与开挖土体之间密实；穿黄隧洞内衬通过钢筋安装、止水施工、模板施工、混凝土浇筑等而成，为目前国内外最薄的环向有粘结的后张法预应力钢筋混凝土结构，采用C40W12F200预应力混凝土，厚度为45厘米，混凝土标准分段为9.6米；采用钢模台车作为模板，附着式和人工振捣结合方式进行浇筑。
隧洞内衬有18道工序，厚度仅为45厘米，相比一般内衬60厘米的标准来说，难度非常大。每仓长9.6米，光钢筋就需要6个型号，且每层不同样的钢筋形状就有60多种，重3.6吨。更困难的是，对钢筋绑扎的精确度要求非常高，正负误差不能超过10毫米。第一仓开始时，工人不分昼夜绑扎了15天，结果验收时还是不合格，只好拆掉重新绑扎，现场模拟培训。
混泥土浇筑更是难上加难。由于内衬钢筋密集，特别是锚具槽处钢筋特别密集，用常规的水工隧洞二次衬砌钢模台车的施工工艺，已无法保证内衬混凝土浇筑密实。通过研究及地面模拟试验，最终采用 “模板多开孔，从下向上、从中间向两侧、左右对称均衡布料，左右两侧布料高差不能超过100厘米。从底板至高位槽顶采用30～60厘米/层的布料高度”的多窗口布料方式（整个台车布置有45个进料口）；采用“腰线以下采用插入式振捣为主，附着式振动为辅，腰线以上以附着式振动为主”的振捣方式。赵曲斌说，光试验就用了一年多时间，无数次的仿真模拟试验，终于从最初的20天浇筑一仓发展到3天浇筑一仓，达到了“滴水不漏”的施工标准。试验成功之时，不知多少人都在现场激动得热泪盈眶。
面对穿黄工程一系列的世界级难题，建管单位成立攻关小组全力破解，先后攻克了7项在国内外具有挑战性的技术难题。中线工程郑焦段项目部部长郭永峰说，穿黄工程的顺利建成，实现了南水北调中线干线工程的咽喉贯通，这是南水北调系统上下协同、地方政府积极支持、现场参建单位努力拼搏的结果，更是我国水利建设者自主创新、顽强奋斗的结果。
穿黄工程南岸为郑州市的荥阳市，北岸为焦作市的温县。穿黄工程征地涉及荥阳市、上街区、巩义市、温县、沁阳市5个县（市、区）的6个乡镇35个行政村（单位），征地总面积8531.3亩，其中永久用地4083.5亩、临时用地4447.8亩，征迁和环境协调工作涉及近万名群众。建管单位充分依靠地方各级政府及征迁机构，建立征迁协调联席会议机制，共同营造文明和谐的建设环境。施工单位积极开展与县、乡、村和谐共建，规范管理、文明施工，主动修筑便民道路、铺设灌溉管道、给群众送水、促进当地群众就业增收；焦作市各级政府及征迁机构强化协调机制，加强政策宣传工作，贴近一线解决具体征迁问题，先后协调解决了北岸土料场、北岸3号路、新增陈家沟排水、临时用地延期、新增仿真模型实验用地、新蟒河新增用地、军地滩弃渣场土地碱化处理、新增北岸公路桥占地、新增南张羌倒虹吸工程占地、新增移民连接路增加等变更问题。工程建设者与郑州市、焦作市各级政府和调水部门同呼吸、共担当，团结协作，奏响了和谐共建的优美乐章。
在工程建设的3000多个日日夜夜里，建设者人人争先，展示了南水北调人高度敬业和忘我奉献的精神。更加难能可贵的是，人工开辟的穿黄工程没有出现一起质量事故；历经千百次检测，质量优良的红旗始终高高飘扬，成千上万名建设者矢志不渝，用一腔热血浇筑出了我国水利工程史上的“质量奇迹”。
