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穿河道潜环路 北京段干渠迎江水

2014年10月13日 星期一 新京报
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施工人员在西四环暗涵五棵松段掘进施工。由于暗涵内无法使用大型机械,施工人员只能使用铁锹等工具人工挖掘。挖掘每推进33厘米就要进行一次测量定位,每10米进行一次校准。

  新京报讯 (记者饶沛)随着团城湖调节池正式通过蓄水验收,北京首批参与接水的关键性工程均已具备接水条件,静待江水进京。

  2003年12月30日,南水北调中线北京段工程正式开工,起自房山北拒马河,终至颐和园团城湖,干线主要包括永定河倒虹吸、西四环暗涵等十大单项工程,千里来京的江水在它们的“护送”下,一路进入北京城。

  干线北京段七成首用PCCP管道

  在北京段80公里的干渠中,除末端800米的团城湖明渠外,全部为地下管涵。既要通过永定河等河道,又要穿越五棵松地铁站等建筑,在城市管线中潜行,南水北调干线北京段工程创造了多个“第一”。

  其中,超大口径PCCP管道的应用在国内属于首次。据介绍,传统的水泥管价格低廉但易损坏,而纯钢管虽耐用但成本高,PCCP管道则是介于水泥管和钢管之间的新型技术,避免了前两者的缺点,具有高强度、高压力、高密封性的独特性能,有效地解决了输水管道易腐蚀等问题。

  在北京80公里的干渠中,PCCP工程包括两排内径为4米的管道,起点为南水北调惠南庄泵站,终点为大宁调压池,全长56.4公里,约占干线北京段全长的70%。

  下穿地铁站 沉降仅3毫米

  西四环下的输水管线,顶部离正常运营的地铁只有1层楼的距离,这是南水北调北京段创造的又一个“奇迹”——西四环暗涵工程。

  为了能顺利穿越五棵松地铁站,西四环暗涵工程的设计人员反复进行技术方案论证和专项技术攻关,最终决定采用注浆加固等技术,也就是先向地下待施工的土壤中注入包含水泥等成分的浆料,让土壤凝固稳定,再进行涵洞穿越。工程监测成果表明,地铁轨道沉降仅为3毫米,比5毫米的允许值少了近一半,被专家评定为“最为成功的穿越”。

  【揭秘】

  暗涵穿越前 铸“钢铁脊梁”托住地铁站

  西四环暗涵是南水北调北京段施工难度最大的单项工程之一,而穿越五棵松地铁站又是其中难度最大的节点。项目部负责人在隧道中不断地为工人壮胆、铸就“钢铁脊梁”稳稳托住地铁站、工人在地下廊道中人工掘进……历时半年,西四环暗涵工程成功“勇闯”五棵松,也创下了穿越地铁站仅沉降3毫米的奇迹。

  西四环暗涵曾有两个“竞争者”

  西四环路下暗挖施工投资高、施工难度大,因此,设计时曾考虑过将西五环和玉泉路作为暗涵的路由

  2004年大学毕业的张奇以为从此就告别了4人宿舍,没想到2005年开始参加西四环暗涵设计,他又在工地简易房睡了3年上下铺。

  张奇是这个暗涵的主要设计者。“西四环路在建设时,相关部门曾考虑过输水暗涵与西四环路同步施工,但由于资金未落实,最终未能成行。”

  不过,西四环路在施工时,根据当时南水北调的设计图纸,为暗涵今后的施工预留了位置。“仔细的人能发现,西四环路的立交桥桩距比其他立交桥的桩距要大。”

  2005年5月28日,西四环暗涵工程正式开工。

  工程南起卢沟桥,北至团城湖,全长12.64公里。暗涵工程在西四环主路下穿越,是国内首次大口径有压输水管线穿越城市交通主干线,沿线还要穿越23座立交桥、4条河流及2处铁路等大型建筑物。

  “这时候环路已经建成通车,要修暗涵,只能在西四环路下通过暗挖法施工。不过,暗挖施工投资高、施工难度大,特别是管道通过五棵松桥下时,几乎没有余量空间,施工难度尤其高。”张奇说,正因如此,设计时曾考虑将西五环和玉泉路作为暗涵的路由,“简单来说,也就是西四环暗涵曾有过两个‘竞争者’。”

  不过,很快,这两个“竞争者”败下阵来。

  “玉泉路、西五环路由虽然没有五棵松这种施工难度极大的节点,但地面高程比西四环路由高,需要挖的土方量大,而且每条路都各有2公里路段全是石头。除此之外,这两条路的地上建筑和地下管线较多,拆迁量大。”

  综合比较后,为了确保工程按时完成,最终决定仍将暗涵建设在西四环下方,“硬闯五棵松。”张奇说出这五个字时,声调不由得提高。

  负责人坐隧道中为工人“壮胆”

  在地下穿越的第一条铁路是京九线,每隔两三分钟就会有火车通过,震得轰隆隆地响

  仇文顺没想到,作为西四环暗涵工程甲方负责人,他的一个重要任务是给工人打气“壮胆儿”。

  由于地理条件限制,西四环暗涵采用暗挖施工,没有大型机械,更没有盾构机,就是工人人工在地下挖洞。“在地下穿越的第一条铁路是京九线,每隔两三分钟就会有火车通过,虽然在实际施工中,钢筋支撑的密度已经比原来设计的要加密很多,但一过火车还是能够听到头顶上轰隆隆地响,那么近那么真切。”

  “这种情况我以前也没见过,虽然经过了严格论证,但是头顶上就是火车飞驰,感觉就在耳边,心里还是有点‘发毛’。我和总设计师俩人在隧道里坐了两周,什么都不干,就是给工人鼓劲、打气,起到一个壮胆的作用。工人看到我们都在这里呆着,也就有了信心,敢接着施工了。”仇文顺说。

  这样的困难在五棵松施工时更为明显。

  在五棵松地铁站,暗涵工程横跨长安街,与地铁1号线相交,同时穿越西四环路五棵松桥桥梁基础。在确保地铁正常运营的前提下,暗涵要从下部穿越既有的地铁站,洞顶离地铁只有3.67米。此外,在暗涵工程周边,还有供水、排水、热力、电力、燃气、通讯等六类11条地下管线。这被水利专家们称为“最难啃的骨头”。

  为确保地铁运营安全,施工人员首先对五棵松地铁站和五棵松桥进行加固。

  打竖井、挖廊道,在地铁下方与设计好的涵洞之间,先要插入124根长15米、直径110毫米的钢管,再灌注水泥浆强化加固,铸成一个长25米、宽16米、高3.67米的“钢铁脊梁”,将偌大的地铁站稳稳托住。

  接下来便是挖暗涵了。从南北两侧地下向中间打洞,为了保证两边的施工面能严丝合缝地对上,在施工中,涵洞每推进33厘米就要进行一次测量定位,每10米进行一次校准。根据施工标准,允许涵洞间误差3厘米,而最后贯通时,实际误差只有2毫米。

  除此之外,南水北调下穿五棵松地铁站工程设定的地铁结构沉降控制值为5毫米,这已经与国际最高标准接轨。但在190天的施工过程中,监测到的实际地铁结构最大沉降值还不到3毫米。

  2毫米的差异,仇文顺和他的团队下了大力气。

  整个施工过程中,他们在地铁下方铺设了密集的沉降监测设备,每隔几个小时,便查看一次数据。对每个细节、每处可能出现的隐患,都要实地排查。在西四环暗涵施工的三年,仇文顺下工地的雨靴就穿坏了6双,“工地中小石子特别多,把雨靴的鞋底都磨偏了。”

  仇文顺说,三年中,他最内疚的是没顾上关心儿子的学习,最害怕的则是后半夜有人给他打电话,每次都是惊醒,“后半夜工地上要是来电话肯定是有事儿。好在我们是平安度过了。”

  13个监测点综合分析“体检报告”

  作为穿越管线、桥梁的输水线路,为了防止出现泄漏等问题,西四环暗涵埋下了大量监测传感设备

  “最为成功的穿越”完成了,后续监测才刚刚开始。

  作为穿越在各种管线、桥梁中的输水线路,一旦发生泄漏,后果难以想象。为了防患于未然,西四环暗涵在建设时便埋下了大量的监测传感设备。

  68根电缆,每一根都连着一个仪器,分布在五棵松桥下暗涵的“全身”,从里到外,从上到下,用以监测钢筋的应力、混凝土的应变、围岩的变形等问题。这些数据通过电缆传输上来,供监测人员采集、分析。

  智泓是市水科学技术研究院的高级工程师。每隔3天,他和同事们便要到五棵松桥的西南角走一趟。在这里,西四环边上的一条狭长绿化带上,立着一个1米来高的灰色铁皮箱,里面是68根电缆的终端接口。

  监测人员打开铁皮箱,使用一个随身带来的专用设备,与电缆逐根相连,获取监测数据。

  像这样的监测点,沿线共有13个。智泓介绍,他和同事们组成了十人小分队,专门负责数据的采集、分析和报告,而综合分析所有监测点得到的数据,便是西四环暗涵的“体检报告”。

  负责西四环暗涵运营维护的刘所长表示,他们会对每周发来的“体检报告”认真研究,如果发现问题要及时处理。

  “工程贯通至今,始终没有间断地进行监测。前不久,在全线检修统一安排下,我们又对西四环暗涵工程进行了一次全面、系统的‘体检’,确保江水进京安全运行。”刘所长如是说。

  新京报记者 饶沛

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