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中国南水北调报:突破自己就能赢

——探秘南水北调中线工程渠道水下修复生产性试验(上)
发布日期:2018年04月12日

        2017年初,中线工程一项试验紧锣密鼓展开。如果这项试验成功,对于绵延千里的中线干线工程来说,将具有划时代意义:工程维护从此驶入水下修复的轨道,彻底摆脱工程必须断水维修的困扰。
  作为生产性试验项目,中线工程渠道水下修复技术的每一步突破,无不牵动着关心试验成败者的心。一年多过去了,试验进展情况如何?都有哪些突破呢?近日,记者来到新乡辉县段探秘。
  新的问题不断涌现中线工程通水三年多来,已经成为沿线受水区的生命线,特别是北京市和天津市,南水由最初确定的补充水源变为主力水源。由于中线工程目前还没有调蓄水库,从渠首到渠尾,属于一根“直肠子”,因此,工程一旦断水,将直接威胁沿线城市供水安全。
  “我们知道,水利工程需要及时维修,不断消除安全隐患,才能维持正常运行,提高工程使用寿命。”中线建管局河南分局工程管理处副处长杨旭辉说。工程迫切需要解决的维修和不能断水的现实是中线工程运行管理面临的最大矛盾。能否在不断水的条件下,完成工程维护和修复工作,这不仅是一个大胆的设想,更是一个全新的探索与实践。
  基于此目的,2017年初,中线建管局将中线工程渠道水下修复技术作为重点科研项目,列入生产性试验,由科技管理部组织指导,层层落实责任,全力推进,计划2018年汛前取得重大突破,在全线推广应用。
  “辉县段承担了渠道水下修复两项试验。”中线辉县管理处总工程师张平喜告诉记者,2016年汛期,受特大洪水影响,中线工程辉县杨庄沟排水渡槽段和韭山桥段渠道面板遭到不同程度的损坏,虽然经过紧急抢修加固,但后期仍然需要稳定处理,这为生产性试验开展提供了便利条件。
  为配合现场试验,河南分局专门成立现场试验工作组,抽出技术骨干紧盯一线。作为工作组成员,工程管理处的李飞无论严寒和酷暑,始终坚守在试验现场。结合现场实际,杨庄沟渡槽段主要完成水下模袋混凝土施工试验,而韭山桥段则要完成泡膜混凝土、模袋混凝土和水下不分散混凝土施工试验。
  渠道水下修复技术在我国并没有成熟的经验可以借鉴。试验过程其实是一个逐步解决问题的过程,随着新问题的不断涌现,需要逐项尝试,综合对比施工成本、施工效率和施工效果,从中选择一种最好的施工方法。
  李飞告诉记者,两项试验进程非常艰难,经历的挑战不计其数。试验项目原本计划2017年底完成,目前,中线建管局根据现场试验进度情况,调整到了2018年汛前。即使这样,时间仍然越发紧张,任务更加繁重。
  (下转第二版)  (上接第一版)“因为现场冒出的问题不可预测,而解决这些问题需要争分夺秒,不断创新。”李飞压力山大。
  不等不靠有喜有忧其实,针对因受外力破坏的杨庄沟渠段衬砌面板隆起位移而开展的模袋混凝土修复试验,已经取得重大突破。承担两项试验的施工单位中国水电基础局项目经理李斌告诉记者,渠坡浇筑的模袋混凝土试验前后进行了6次,一次比一次效果好。
  “试验最大的突破是降低了模袋混凝土护坡衬砌的糙率,通俗地讲就是提高了混凝土表面的平整度。”李斌说,模袋混凝土护坡工艺由模袋、混凝土结构层及垫层三部分组成,该施工技术现在已经广泛应用于有水情况下的护坡衬砌。
  南水北调中线工程的渠道对面板衬砌有着特殊的要求,尤其是糙率,要求非常高。只有这样,才能不增加水头损失,保证1432公里长的渠道全程自流。模袋混凝土本身平整度很低,如何通过调整试验达到中线工程要求的糙率,降糙就成为项目试验的主攻方向。
  在试验现场,记者看到,渠道一侧整齐排列着6次试验的模袋混凝土面板,最初的混凝土表面鼓包明显,经过不断调整材料材质、混凝土塌落度和配合比、混凝土厚度,优化钢丝网垫片、预埋螺栓等等,基本达到了要求的效果。
  “目前新的问题是如何解决面板之间拼接的凹槽。设计单位已经对方案重新优化,调整模袋混凝土面板浇筑的幅宽。”李斌指着已经试验完成的模袋混凝土面板信心满满地说,“如果不出意外,再经过两三轮试验,就能完全达到我们想要的效果了。”
  韭山桥段的试验则没有这么一帆风顺,迈出的每一步都充满了艰辛。
  韭山桥段渠道出现的是渠坡水下滑塌,这一类修复试验本身难度重重。渠道水深7米左右,流速快,加大了水下作业安全系数难度。修复技术试验说复杂也不复杂,无非是把水下滑塌的土体捞上来,再通过水下挖土作业,清理出基础面,最后实施水下不分散混凝土、模袋混凝土和泡沫混凝土浇筑施工。
  潜水员水下作业的第一步是安全的环境。因此,必须在作业周围实施钢围档,保证水流处于平稳状态。在实施钢围档的过程中,施工单位发现只有安装塔吊一条路可走,因为汽车吊的大臂长度实在有限。以后,还要加工浮船,把浮船吊到水面上,这都需要在塔吊的帮助下完成。
  但是,在渠道边坡上安装塔吊,最怕打桩引起震动,影响渠道边坡的稳定。有没有一种把打桩震动控制在渠坡稳定临界值的施工方法呢?通过多方咨询,甚至跨行业求助,他们最后确定了一家利用小型冲击钻施工的桩基作业队伍,抱着试试看的态度,创造性地用堆松散土的办法,小心翼翼地完成了桩基作业。
  塔吊的完成为后续试验带来了方便,采用绞吸泵的水下挖土作业开始了。绞吸泵类似于盾构机,由潜水员水下操作,把泥水吸上来,带出部分土层。“效率很低,水泵电机总是莫名烧毁。”经过调查,发现卡泵的原因是遇到了卵石土,水泵的滤网根本咽不下。
  试验过程就是解决问题的过程。针对困难,试验小组把方向定在了水下开挖设备的研究突破上。于是,各种创新的开挖设备轮番上阵,水下抓斗、高压水枪、绳锯切割等等。目前看,施工效果均不太理想。
  绞吸泵遇到卵石土那段时间,李飞像热锅上的蚂蚁,他四处打听,千方百计想办法,“向中国水科院的同学咨询,也向施工单位的老朋友求助,甚至上网查询到洛阳拖拉机厂,寻找类似的水下开挖设备。”李飞说,他还通过微信朋友圈寻求帮助,虽然没有什么结果,但必须积极寻找新的途径,不放过任何有价值的信息和线索。
  不怕失败必须成功“水下修复试验项目的不确定性大大增加了施工的难度。”中国水电基础局项目总工薛飞说,在基础处理行业里,类似的经验太少了,需要极大地耐心。
  试验成败,关系重大。薛飞说,他们不是单独在战斗,攻关队伍不仅有后方总部的大力支持,有后方机械厂出谋划策,还充分调动作业人员创新的积极性,他们动手加工的一些新设备也都派上了用场。
  “不怕失败,必须成功。”薛飞曾设想过水下机器人作业,但施工耗时太长,又否定了这个想法。其实,试验过程就是一次次否定自己的过程,突破了自己,也就突破了思想束缚,离试验成功就不远了。
  年轻的潜水员朱迪发身材魁梧,他告诉记者,地上和水下作业是两个完全不同的概念。无论下大雪,还是刮大风,潜水作业都风雨无阻。水下作业最耗费体力,一次只能在水下作业3个小时,特别是高压水枪,产生的噪音大,时间长了耳朵受不了。
  李飞说,目前,高压水枪作业法可行,效率可以,但也遇到了新问题,必须有一个好的办法,把切割下的土顺利地运到地面上来,这仍然需要继续攻关。
  虽然试验仍在继续,但试验的过程让工作小组收获多多。辉县管理处郭培峰告诉记者,以前没有接触过这么多的技术工艺,现在不但了解,还能掌握应用,试验真正锻炼了自己,通过不断学习,知识储备和能力大大提高了。
  “遇到挫折是正常的,失败是成功之母。”小组成员赵文超说,困难是暂时的,他一点都不气馁,相信通过全体试验人员的不懈努力,水下修复技术试验一定能够取得成功。
  “不怕失败,必须成功。”李飞说,因为留给试验的时间已经不多,渠道必须在汛期到来之前,完成修复试验。面对挫折,现场试验人员心往一处使,国务院南水北调办领导不时到一线给大家鼓劲加油,中线建管局班子成员及时现场督导,局科技管理部人员每周现场协调,总调中心全力配合,施工单位严格要求,反复试验,为了水质保护不计得失。这都让李飞信心大增,看到了试验成功的曙光。

        来源:中国南水北调报    
    作者:许安强  编辑:朱文君