本報記者 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，就要抵達終點——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、交通復雜的繁華首都，她不愿打擾京畿重地的正常運行，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20米。
這哥倆好的兩條管道，叫做PCCP管，全名是預應力鋼筒混凝土管（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，有一定強度后，在混凝土管芯上環(huán)向纏繞預應力鋼絲，先后在外部施噴水泥砂漿和防腐煤瀝青材料進行保護，最后運輸?shù)浆F(xiàn)場安裝。
目前，我國PCCP管工程設(shè)計和生產(chǎn)完全采用美國標準，制造、安裝4米大口徑管道輸水，國內(nèi)還是頭一遭，缺乏相應技術(shù)和經(jīng)驗。特別是要穿越北京的沿線地形復雜，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)境十分復雜，管涵安裝難度極大。
在超大口徑PCCP（預應力鋼筒混凝土管）管道結(jié)構(gòu)安全與質(zhì)量控制中，經(jīng)過南水北調(diào)中線工程實踐，我國科技人員首次提出符合中國規(guī)范體系和材料標準的一整套PCCP設(shè)計參數(shù)。
在設(shè)計、制造、運輸和安裝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。
管道拼接時候要有縫隙，既不能插不進，又不能縫隙太大，否則漏水。經(jīng)過反復計算，設(shè)計人員提出合適的縫隙值。可施工中怎么也插不進去。最后通過摸索實驗，發(fā)現(xiàn)運輸過程中管道的轉(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。
特別是工程首次應用了陰極保護防腐技術(shù)。因為PCCP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，保證了預應力鋼絲支撐力度。
為了采用既經(jīng)濟又實用的安裝方法，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20米的預應力鋼筒混凝土管的項目，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）應急通水期間，PCCP管經(jīng)受了各種考驗，安全運行了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，全世界的工程學界都認定天經(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準是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！
為了突破這個禁區(qū)，南水北調(diào)專家目光注視的焦點——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，盤根錯節(jié)……
建設(shè)伊始，設(shè)定標準是5毫米。超過5毫米，就意味著每天運行百萬人次的地鐵要減速，停運，甚至脫軌，造成運營癱瘓。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，嚴密控制注漿壓力，防止過度注漿造成負沉降；增設(shè)了臨時仰拱，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；應用遠程自動化監(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余條盤根錯節(jié)的管線，輸水管道與它們并行不悖，相安無事，堅守住沉降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，當輸水流量小于等于20立方米每秒時，來水在管道內(nèi)自流，每年節(jié)約用電3800萬度；當大于這個流量時，惠南莊泵站啟動加壓，實現(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，如處理不當就會發(fā)生冰塞、冰壩等險情。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”。科研人員做好了預案，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)建了國際首個大型城市水源供水環(huán)路，實現(xiàn)多水源互聯(lián)互通。把南水北調(diào)終點延伸到密云水庫進行調(diào)蓄，實現(xiàn)水源供給豐枯互濟，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、兩個樞紐、一條環(huán)路和三大應急水源地構(gòu)成的供水格局，遍布延慶之外的15個區(qū)縣，覆蓋6000平方公里。實現(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)計研究院副院長石維新而成）
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