本報(bào)記者 陳 磊
南水北調(diào)中線通水后,，長江水且行且輸水,，沿路滋潤著河南、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)景長廊里緩步前行,。她呼吸著新鮮的空氣，欣賞著祖國的壯麗河山,。
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，給長江水套上堅(jiān)硬盔甲
長江水流經(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,，沿西四環(huán)路北上,，至頤和園團(tuán)城湖，全長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)場安裝。
目前,，我國PCCP管工程設(shè)計(jì)和生產(chǎn)完全采用美國標(biāo)準(zhǔn),，制造、安裝4米大口徑管道輸水,，國內(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,，我國科技人員首次提出符合中國規(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，就會變形為肉眼根本無法觀察出來的橢圓,；只要不轉(zhuǎn)動,，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)典的最高難度動作,，是南來水不動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山搖的轟鳴。如此疊床架屋的場景,，豈止是險(xiǎn)象環(huán)生,。下層掏空，必然會使地面出現(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,？僅是毫米之差，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,，相對于一個(gè)深埋地下十多米、直徑5米左右,、長近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際通行標(biāo)準(zhǔn)是7毫米,，號稱世界地下工程超級大國的日本歷經(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)，對于地下工程領(lǐng)域來說,，則是一座難以逾越的大山,。我國跨越了這座高山！
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)行百萬人次的地鐵要減速,，停運(yùn),，甚至脫軌，造成運(yùn)營癱瘓,。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)程自動化監(jiān)測技術(shù)全天候監(jiān)測,，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3800萬度,；當(dāng)大于這個(gè)流量時(shí),，惠南莊泵站啟動加壓,，實(shí)現(xiàn)有壓與自流結(jié)合,。
冬天到了，長江水第一次遭遇北方寒流等極端天氣,，從安陽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江水,。
在這里，實(shí)現(xiàn)了長江水與北京城市現(xiàn)有水系的友善銜接,，構(gòu)建了國際首個(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)延伸到密云水庫進(jìn)行調(diào)蓄,，實(shí)現(xiàn)水源供給豐枯互濟(jì),，拓展了水庫功能，緩解了供用水矛盾,，增加了北京水資源的戰(zhàn)略儲備,。
今后，北京將形成以兩大動脈,、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)研究院副院長石維新而成）
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