探察地脉

探察地脉

穿黄隧洞位于山东省泰安市东平县和聊城市东阿县境内,位山与解山之间黄河河床下,是东线穿黄工程的关键控制性项目,被称为南水北调东线的“咽喉”工程。工程建成后,将连通黄河以南的东平湖和黄河北的鲁北输水干渠,调引长江水至鲁北、冀东及天津地区,设计流量为每秒100立方米。这条有压圆形隧洞,在河床下60余米深处穿越黄河,由竖井及进口埋管段、平洞段、斜井及出口埋管段组成,总长585.38米。其中竖井及下直弯段长50.83米,平洞段长307.17米,斜井及下斜弯段166.03米。隧洞衬沏完工后的内径为7.5米。

穿黄隧洞处于黄河下游中段,爆破开挖直接影响着黄河大堤的稳定和防汛安全。正因其地理位置十分险要,于是就有了极不寻常的独特经历,孕育出许多曲折惊险的传奇故事,书写了东线穿黄隧洞的前世今生。

如今展现在我们面前的穿黄隧洞工程,大致经历了打通地质勘探试验洞(简称探洞)、探洞维护除险加固、扩挖贯通成型三个阶段,时序跨越20余年间。

早在1976年,国家就在黄河下游鲁北地区开展南水北调东线穿越黄河的地质勘探选址工作,并规划、比选长江水过黄河的技术方案。经多次论证,最后放弃了黄河水面架设渡槽、水面以下敷设管道的方案,确定了在黄河底开凿隧洞的方案。这个方案的优点是:工程布置不改变黄河的现状,不影响黄河的行洪和排凌,与黄河的总体规划布局矛盾较少。在多年勘探基础上,穿黄隧洞线路选定在山东省东阿的位山与东平的解山之间,此处黄河河床窄,基岩面较高,围岩成洞条件较好。

这一最佳位置点,不过是总体上比较优越,就其岩溶发育及水文地质情况而言,远不是成功开挖穿黄隧洞的理想境地,还有许多凶险的未知数。为了进一步查明情况,解开谜团,探索第一条穿黄隧洞的施工方法,1984年原水利电力部决定在规划中的穿黄隧洞轴线上,先行开挖一条穿黄勘探试验洞。指定天津勘测设计院为建设、设计单位,由中国水利水电第五工程局担负施工任务。穿黄探洞自1986年4月份正式开挖,至1988年1月底,探洞的斜井、平洞、水仓水泵房和支探洞等主体工程完成。探洞为三心圆城门洞型断面,宽2.93米、高2.61米,总长633.8米。

20世纪80年代在黄河地下进行隧洞施工尚无先例。通过施工查明,探洞被12条地质断层和13条较大溶隙所切割,最大隐患就是涌水。涌水如不能及时被控制,不仅探洞将被淹没,更将威胁黄河大堤的安危,后果不堪设想。在试验探洞两年施工期间,共出现大小涌水100多次。其中,每小时涌水量50立方米的涌水多达十几次,最大的一次涌水量高达每小时220立方米。

探洞挖至164米处,探水孔突然出现大量涌水,短短几分钟各种设备就被淹没在水里。如果不及时将出水孔堵住,整条探洞都将被淹没。工友们泡在水里,安阀门、灌浆液,抽水泵开足马力24小时不停工作……

历经上百次涌水,施工人员摸索出超前探水预灌浆堵水开挖的水下隧洞施工方法:安装孔口管。孔口管是插入孔口带有闸阀的钢管,开启闸阀即可钻孔探水,遇涌水关闭闸阀接通灌浆管,再打开闸阀进行灌浆封堵涌水。

天津勘测设计院技术人员和水电五局施工人员经过两年半的共同努力,穿黄探洞的开挖获得了成功。进一步查明了河底地质构造和岩溶发育情况,落实了在岩溶地区采用超前灌浆堵水开挖水下隧洞的施工方法,为后来全断面开挖穿黄隧洞提供了科学依据和丰富经验。