本報(bào)記者 陳 磊
南水北調(diào)中線通水后，長(zhǎng)江水且行且輸水，沿路滋潤(rùn)著河南、河北、天津大地，經(jīng)過10余天行程，就要抵達(dá)終點(diǎn)——北京了。
她順著這1000多公里袒露的明渠，擺動(dòng)著婀娜秀麗的身姿，在兩旁綠色生態(tài)屏障和由山水、工程串成的風(fēng)景長(zhǎng)廊里緩步前行。她呼吸著新鮮的空氣，欣賞著祖國(guó)的壯麗河山。
然而，來到人口稠密、交通復(fù)雜的繁華首都，她不愿打擾京畿重地的正常運(yùn)行，于是放下身段，潛入地底，悄悄潛行了。
PCCP管，給長(zhǎng)江水套上堅(jiān)硬盔甲
長(zhǎng)江水流經(jīng)北京的路線，起始北拒馬河，經(jīng)房山區(qū)，穿永定河，過豐臺(tái)，沿西四環(huán)路北上，至頤和園團(tuán)城湖，全長(zhǎng)80公里。除末端800米驚鴻一瞥，沿線都深埋地下人未知，采用了全封閉雙線管涵輸水。它內(nèi)徑4米，外徑4.8米，單根長(zhǎng)5米，單根管重78噸，22000根管道鋪設(shè)56.359公里，最大埋深達(dá)20米。
這哥倆好的兩條管道，叫做PCCP管，全名是預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（Prestressed Concrete Cylinder Pipe）。是一種科技含量高的新型特殊管道，具有高強(qiáng)度、高防滲、高耐久性的“三高”性能。
PCCP管是這么制成的：在工地附近建廠加工鋼筒，然后在鋼筒內(nèi)外澆筑混凝土，有一定強(qiáng)度后，在混凝土管芯上環(huán)向纏繞預(yù)應(yīng)力鋼絲，先后在外部施噴水泥砂漿和防腐煤瀝青材料進(jìn)行保護(hù)，最后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)安裝。
目前，我國(guó)PCCP管工程設(shè)計(jì)和生產(chǎn)完全采用美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，制造、安裝4米大口徑管道輸水，國(guó)內(nèi)還是頭一遭，缺乏相應(yīng)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。特別是要穿越北京的沿線地形復(fù)雜，有山區(qū)、河流、城鎮(zhèn)，以及各類既有的地下設(shè)施，施工環(huán)境十分復(fù)雜，管涵安裝難度極大。
在超大口徑PCCP（預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管）管道結(jié)構(gòu)安全與質(zhì)量控制中，經(jīng)過南水北調(diào)中線工程實(shí)踐，我國(guó)科技人員首次提出符合中國(guó)規(guī)范體系和材料標(biāo)準(zhǔn)的一整套PCCP設(shè)計(jì)參數(shù)。
在設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸和安裝PCCP管中，科技人員和工人動(dòng)腦筋，想辦法，攻克了一道道難關(guān)。
運(yùn)輸構(gòu)件需要穿過立交橋，途中一律限高4.5米，而管道外徑4.8米，再加車的底盤高度，嚴(yán)重超高無法通過。不可能削足適履，拆除十幾座立交橋或者斷路，于是，便催生出了新發(fā)明的特種車：馱管車。將管道嵌入車輪外，正好可以從高速路立交橋下穿過。
管道拼接時(shí)候要有縫隙，既不能插不進(jìn)，又不能縫隙太大，否則漏水。經(jīng)過反復(fù)計(jì)算，設(shè)計(jì)人員提出合適的縫隙值。可施工中怎么也插不進(jìn)去。最后通過摸索實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)運(yùn)輸過程中管道的轉(zhuǎn)動(dòng)，就會(huì)變形為肉眼根本無法觀察出來的橢圓；只要不轉(zhuǎn)動(dòng)，就解決了大難題。
特別是工程首次應(yīng)用了陰極保護(hù)防腐技術(shù)。因?yàn)镻CCP管承受巨大內(nèi)壓，國(guó)外某大型同類工程產(chǎn)生爆管事故。經(jīng)深入研究，中線工程采用了陰極防腐技術(shù)，避免地下水中的氯離子侵蝕，保證了預(yù)應(yīng)力鋼絲支撐力度。
為了采用既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的安裝方法，首次采用溝槽內(nèi)超大口徑PCCP管龍門起重機(jī)安裝技術(shù)、隧洞內(nèi)PCCP管安裝工藝及技術(shù)。
國(guó)內(nèi)大規(guī)模使用直徑4米、雙排、埋深高達(dá)20米的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管的項(xiàng)目，在國(guó)際上絕無僅有。在中線工程京石段（從河北石家莊到北京）應(yīng)急通水期間，PCCP管經(jīng)受了各種考驗(yàn)，安全運(yùn)行了6年。
西四環(huán)暗涵： 3毫米奇跡挑戰(zhàn)地下工程極限
地上，車水馬龍，人流如織；地下，列車呼嘯，來回穿梭。在立交橋、街道、地鐵垂直疊加的最下層，兩條涵洞如蛟龍一般，正靜悄悄從地底穿越著各種管網(wǎng)，向團(tuán)城湖延伸而去……
堪稱經(jīng)典的最高難度動(dòng)作，是南來水不動(dòng)聲色地穿越北京市五棵松地鐵站。這是世界上第一次大管徑淺埋暗挖有壓輸水隧洞，近距離穿越地鐵下部。
南水北調(diào)中線北京段西四環(huán)暗涵工程，創(chuàng)下暗涵結(jié)構(gòu)頂部與地鐵結(jié)構(gòu)距離僅3.67米、地鐵結(jié)構(gòu)最大沉降值不到3毫米的紀(jì)錄，挑戰(zhàn)了極限，創(chuàng)下了世界之最。
頂上是百噸重的地鐵列車來回不停穿梭從拱頂呼嘯而過，土層之下是隧洞開挖地動(dòng)山搖的轟鳴。如此疊床架屋的場(chǎng)景，豈止是險(xiǎn)象環(huán)生。下層掏空，必然會(huì)使地面出現(xiàn)沉降，全世界的工程學(xué)界都認(rèn)定天經(jīng)地義。要害是究竟沉降多少？?jī)H是毫米之差，就顯現(xiàn)出技藝的高超與低下的天壤之別。
3毫米——1粒稻米的高度，相對(duì)于一個(gè)深埋地下十多米、直徑5米左右、長(zhǎng)近1.5公里的隧道來說，只是一個(gè)籃球與地球的比例，微乎其微。地下建筑物沉降的國(guó)際通行標(biāo)準(zhǔn)是7毫米，號(hào)稱世界地下工程超級(jí)大國(guó)的日本歷經(jīng)百年發(fā)展，目前沉降控制還是5毫米。
然而，將地面沉降控制在3毫米以內(nèi)，對(duì)于地下工程領(lǐng)域來說，則是一座難以逾越的大山。我國(guó)跨越了這座高山！
為了突破這個(gè)禁區(qū)，南水北調(diào)專家目光注視的焦點(diǎn)——北京五棵松地鐵車站正下方的地腹：圍巖為砂卵石，土層不夠堅(jiān)硬，不易開挖成洞型，容易發(fā)生掌子面坍塌；西四環(huán)地下鋪設(shè)管線較多，盤根錯(cuò)節(jié)……
建設(shè)伊始，設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)是5毫米。超過5毫米，就意味著每天運(yùn)行百萬(wàn)人次的地鐵要減速，停運(yùn)，甚至脫軌，造成運(yùn)營(yíng)癱瘓。建設(shè)者承諾：不斷路，不影響交通，不擾民！
為了能托住3毫米沉降，工程人員創(chuàng)新了各種施工工藝：對(duì)地鐵以下土層注漿加固，嚴(yán)密控制注漿壓力，防止過度注漿造成負(fù)沉降；增設(shè)了臨時(shí)仰拱，采取密排鋼拱架和初支外周邊注漿加固相結(jié)合的措施，控制地面結(jié)構(gòu)沉降；應(yīng)用遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)全天候監(jiān)測(cè)，使施工全過程處于可控狀態(tài)，等等。
就這樣，西四環(huán)12.4公里暗涵，安穩(wěn)地穿過23座大型立交橋、8座人行橋、2條鐵路、400余條盤根錯(cuò)節(jié)的管線，輸水管道與它們并行不悖，相安無事，堅(jiān)守住沉降3毫米的底線！
皇城根下的南來水，薈萃了更多的科技含量。
這里，出現(xiàn)了中線工程唯一的加壓泵站：惠南莊泵站。這是一座大流量、高揚(yáng)程、高變幅、高效率的城市供水泵站，能夠?qū)崿F(xiàn)0—60立方米/秒的無極變換，引水泵效率達(dá)91%以上。它巧妙地采用小流量自流、大流量加壓的輸水方式，當(dāng)輸水流量小于等于20立方米每秒時(shí)，來水在管道內(nèi)自流，每年節(jié)約用電3800萬(wàn)度；當(dāng)大于這個(gè)流量時(shí)，惠南莊泵站啟動(dòng)加壓，實(shí)現(xiàn)有壓與自流結(jié)合。
冬天到了，長(zhǎng)江水第一次遭遇北方寒流等極端天氣，從安陽(yáng)以北的中線工程渠道內(nèi)將出現(xiàn)流冰、冰蓋等冰情，如處理不當(dāng)就會(huì)發(fā)生冰塞、冰壩等險(xiǎn)情。在12月中旬至次年2月冰情期間，確保冬季輸水的安全問題也就“浮出水面”?？蒲腥藛T做好了預(yù)案，一旦遇到結(jié)冰期，就把水位抬高，形成冰蓋后，再把水位降低，冰蓋如同覆蓋渠道的棉被，溫暖著舒緩流淌的長(zhǎng)江水。
在這里，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)江水與北京城市現(xiàn)有水系的友善銜接，構(gòu)建了國(guó)際首個(gè)大型城市水源供水環(huán)路，實(shí)現(xiàn)多水源互聯(lián)互通。把南水北調(diào)終點(diǎn)延伸到密云水庫(kù)進(jìn)行調(diào)蓄，實(shí)現(xiàn)水源供給豐枯互濟(jì)，拓展了水庫(kù)功能，緩解了供用水矛盾，增加了北京水資源的戰(zhàn)略儲(chǔ)備。
今后，北京將形成以兩大動(dòng)脈、六大水廠、兩個(gè)樞紐、一條環(huán)路和三大應(yīng)急水源地構(gòu)成的供水格局，遍布延慶之外的15個(gè)區(qū)縣，覆蓋6000平方公里。實(shí)現(xiàn)本地水、外調(diào)水、地下水的聯(lián)合調(diào)度。
長(zhǎng)江水，北京歡迎你！
（本文系采訪北京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院副院長(zhǎng)石維新而成）
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