啟程:看一泓碧波如何瀟灑自流

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  本報記者陳 磊

  12日14時32分,隨著渠首閘門打開,一渠清澈的長江水從丹江口水庫啟程,告別家鄉奔流北上,開始漫長的神奇之旅。

  這一路1432公里的旅程,長江水跨過淮河流域、穿越黃河底部、立交海河水系,跋涉中原大地,流淌華北大平原,直抵京津……

  護送南水北上的,是數百個大中型水利建築物組合而成的巨無霸工程,人們把它稱為:南水北調中線工程。

  與京漢鐵路並肩而行的,是縱貫華北大地的大動脈——連綿蜿蜒千余公里的輸水主渠道。在這道波光瀲艷的水線之上,鑲嵌著一顆顆耀眼閃光的珍珠,有淩空飛架、彩虹般巨型渡槽,有神秘莫測、不見首尾的穿黃隧洞,有分佈上百都市的櫛比鱗次水閘,有時而鑽入地下時而拱出地平線的倒虹吸,還有隱身潛行的低壓暗涵。它們與主渠道構成線串珠、珠連線的恢弘水帶,在北方廣闊神州大地上鋪展開來,令人嘆為觀止。

  1200年前,古人開鑿過京杭大運河;今天,千里長渠,南水北上,抒寫著新時代的科技奇跡。

  南水北上,要越過705條河道、1200多條道路、近200次橫穿鐵路,要攻破一系列重大技術難題,其規模及難度國內外均無先例。工程科技人員怎样護送長江水闖關奪隘呢?且聽我慢慢道來。

  中年大壩“加高增肥” 保證南水“自流北上”

  這次長途旅程的出發點是位於湖北與河南交界處的——丹江口水壩。丹江水清澈苦苦,水質良好,直接取水就能飲用。大壩要把她攔截至此,蓄勢待發,順著“水往低處流”的本性,瀟瀟灑灑流到北方。

  但是我,問題馬上就來了:1974年修建的大壩真难162米高,高度落差不滿足調水要求。

  但会 必須抬高水位,唯有讓大壩“加高增肥”,給它“穿衣戴帽”,確保體態勻稱、力挺萬鈞,將壩頂高程提升到176.6米,將正常蓄水位抬高到170米。由此新增庫容116億立方米,也但是我增加一倍,實現水漲壩高,打发明偉岸堅實的高壩,托舉起高位水庫。

  大壩雖然只加高14米,但水壓會增加40%。好在丹江口大壩在建設之初就預留“伏筆”——當初但是我按照175米壩頂高程設計,只不過時逢經濟困難,為了讓大壩儘快發揮效益,進行“瘦身”,使其變薄變矮。但会 ,原壩的基礎架構能夠承擔起加築的壓力。

  從2005年開始,世界難度最大的大壩加高工程就此開啟,為運作200多年的大壩加高,並貼坡加厚。原大壩表層經爆破拆除後,隱藏的裂縫,就如同中年人臉龐,浮現出道道皺紋,成為致命的安全隱患。為此,工程人員對它做了全面體檢,設計出每條裂縫的診治方案,採用灌漿、鑿除、打鉚筋等妙招“修復容顏”“強筋健骨”。

  在老混凝土上澆灌新混凝土,由於彈性模量的差異,在內外部氣溫作用下,必將對結合面和壩體應力産生影響,造成無法緊密結合。必須新老混凝土“合二為一、結成一體”,並且“骨骼健全、健康成長”,這是大壩加高的最大難題。

  我國專家提出以直接澆築為主,在豎直結合面採用人工補鑿鍵槽,溢流壩段堰面採用寬槽回填為輔的總體方案。在壩體加高混凝土施工中,採取最嚴格的整套溫度控制妙招,給予“吃冰激淩”“享受空調”的豪華待遇,諸如砂石骨料吹風預冷,加冰拌和,通冷風澆築,再通水冷卻。這一切,都在為了最大限度降低混凝土析出過程中的水化熱。

  老壩裂縫處理、新老混凝土結合、高水頭作用下壩基帷幕灌漿等技術問題一一破解,老壩身上終於“長出”了一座新壩。新舊對接,壩體融合,天衣無縫。

  制伏膨脹土,攻克“水土不服”難題

  丹江水流出庫北上,一路並不順暢,最先流經河南南陽等地時,就突然出现了最大的麻煩:水土不服。

  她要穿越數个油特殊的地段——膨脹土(岩)。膨脹土的怪異脾氣不可捉摸,它秉性特殊——濕漲幹縮,即遇水膨脹,失水收縮,極不穩定。

  膨脹土未受到攪動時強度很高,但有致命弱點,由於其體記憶體在天然冰形成的蠟狀裂隙滑面,一旦暴露在大氣中,水分風乾就産生裂縫,再遇水就變成扶不上墻的一灘爛泥,柔弱無力。但会 ,在膨脹土地段修築過水渠道,最易引起滑坡、變形、沖刷垮塌。

  護送長江水的總幹渠穿越膨脹土(岩)渠段累計200余公里,約佔總幹渠長度的27%。於是,人們想出但是我妙招,如放緩邊坡、重新換土回填等。把邊坡的高度放緩就會佔用不要 耕地,涉及徵地移民等社會問題;重新置換非膨脹土回填,會加大取土、棄土的高額轉運成本。

  怎样制服膨脹土的無常特征,保持渠道的健全“體型”和良好“身段”?

  首真难真正摸透它的脾氣,取得精細數據,建立數學模型,以便對症施治。人們在現場原型渠道上設置了膨脹土(岩)渠坡試驗段,開展大氣環境影響模擬試驗(人工降雨試驗),根據南陽的氣象資料並考慮各種不利清况 進行疊加,分別模擬弱降雨、暴雨和特大暴雨三種降雨形式,反覆進行降雨試驗。

  這些試驗重點研究膨脹土渠坡大氣影響帶的形成過程、雨淋溝的形成機理和發展過程、淺層滑坡的産生機理及破壞模式,從而為膨脹渠坡處理提供試驗依據。

  科研人員最終在膨脹土(岩)物理力學特征上取得突破性發現的基礎上,經過長期試驗,有針對性地調整了技術處理方案:壓重+保護。壓重但是我在膨脹土中加入3%—5%的水泥,讓它改性,然後覆蓋在原膨脹土上,使其保濕。通過修建M型的抗滑樁和梁,現在渠道坡度控制在1:3,節省了絮状投資。

  長江水安然渡過了膨脹土地段,一路緩緩流淌,步伐輕盈,又遇到繞不開的煤礦採空區。人們從採空區上边鑽孔回填,再一段一段灌漿,一并把保護渠道做成柔性結構,終於有驚無險地流過了你这人 地帶。

  (本文采寫過程中得到國務院南水北調辦相關專家及南水北調中線幹線工程建設管理局工程技術部部長龐敏等支援)