兴建南水北调工程是跨世纪的构想，凝聚着几代中国人半个世纪的期盼。上世纪六、七十年代，当时国家从战略需要考虑修建黄河隧道，由而组建隧道工程局，即中铁隧道前身，但修筑黄河隧道的梦想，由于种种原因，最终未能成行。时隔近半个世纪， 2005年9月份，穿黄隧道开建，中国中铁隧道集团及中国葛洲坝集团集团组成紧密联合体中标这一历史性工程。可以说，中铁隧道为“穿黄”而生，而今又为完成这历史性使命而战。南水北调中线穿黄隧道由中铁隧道旗下“王牌军”中铁隧道股份承担施工，两代隧道人，薪火相传，书写半个世纪的传奇。
                                                                                                                                ——题记：半个世纪的传奇

        九曲黄河迤逦奔腾，惊涛拍岸，昂然东流。2005年9月27日，人类历史上最宏大的调水穿越大江大河工程——南水北调中线穿黄工程开工建设。河南郑州以西30多公里的李村村西，南水北调总干渠将引来长江水穿越黄河，地上地下，中华民族两条呼啸千年的母亲河，一清一浊两条巨龙，将在这里实现世纪性的立体交汇。
        全长四公里多的穿黄隧道，是南水北调总干渠规模最大、技术最复杂的工程，是中线工程的关键性控制工程。中铁隧道股份承建穿黄隧洞II-A标工程段，隧洞全长4250m，其中河底隧道长3450m。中隧人用手中掌握的科技力量，攻克穿黄隧道众多瓶颈施工技术难题，开启穿越万古黄河的壮举，展开穿越江河湖海又一历史篇章。

超深地下连续墙施工诞生世界先进施工技术方案

        穿黄隧道融“高、精、尖、难、险”为一体，中国中铁隧道—中国葛洲坝联合体成立之初，充分考虑到隧道建设的地质难度和技术难度，专门配备专家顾问组，零距离跟进工程建设，时刻为工程建设方案把脉诊断，进行辩证优化。
        穿黄隧洞盾构法施工需要，在黄河南、北两岸分别设置了盾构工作竖井。北岸竖井作为穿黄工程的重要部分，担负着穿黄工程过黄河段隧洞盾构始发和隧洞与北岸明渠连接的施工任务，北岸竖井为圆形钢筋混凝土结构，内径16.4m，施工深度为50.5m，其围护结构采用地下连续墙，连续墙内径为18m，，墙体深度76.6m，该深度创国内地下连续墙施工深度新记录，为国内首例，也为世界地下连续墙施工所罕见，加之北岸竖井位于黄河河道漫滩内，地层主要为中、粗砂层，且地下水极为丰富，地连墙成槽施工安全风险极大，如何解决超深地下连续墙施工的技术问题成为穿黄工程关键技术之一。

       北岸竖井地连墙穿越的地层结构异常复杂使得地连墙成槽施工难度大，成槽垂直度难以保证，同时由于墙体厚度达1.5m,其钢筋笼吊装，混凝土浇筑质量等都是该工程的难点。经过专家组反复讨论，在整体方案上，两岸工作竖井均采用逆作法施工，并从国外引进液压双轮铣槽机，采用“铣削法”进行地连墙施工：先在竖井的施工地点架起龙门吊，然后用双轮铣在设计的井壁处下手，将泥土慢慢掏出，直到地下76.6米处，用混凝土从底部浇灌，而后将井壁中间的泥土掏出，逐层形成内衬,一个完整的竖井就呈现在人们的眼前。
        双轮铣根据相反作用力原理，将地层旋铣、切割、挤碎后，使碴土与泥浆搅拌形成的高浓度泥浆通过泵抽吸至地面。铣槽机自带电子测斜装置和导向调节系统，使成槽过程中可根据测斜数据调整鼓轮旋铣器的角度来保证挖槽精度。加之其连续成槽，避免了对槽孔的冲击，并采用了铣槽机钢筋笼采用大吨位吊机下放，减少了对槽孔扰动和静置时间，混凝土采用双导管浇注简单可控，从而保证了连续墙的施工安全和质量。
        项目总工张建介绍到，项目部配备大功率的液压驱动设备，使得成槽速度为一般施工速度的4～5倍。事实证明，采用双轮铣施工程序容易掌握、操作明确、工效高，各工序衔接与配合紧凑有序，采用泵送出碴减少了泥浆排放和槽孔附近出碴对环境的污染，对现场施工管理和工序质量管理形成了有利影响。中国工程院院士王梦恕及众多专家对此工法及其细节极其肯定，称赞达到了世界先进水平。竖井围护结构地下连续墙工程在创国内地下连续墙施工深度新纪录的同时，也被载入第十一批中国企业新纪录。

        冠梁施工也是整个竖井施工的关键性工程，直接关系竖井施工安全，由于冠梁结构断面大，预埋件种类繁多,施工技术要求极高。项目部采用整体钢滑模进行竖井内衬施工,为竖井内衬优质高效施工提供了技术保障。冠梁施工完成为北岸竖井超深地连墙加了一道“巨型枷锁”，为后续竖井开挖、内衬施工提供强有力的安全保证。
        如今穿黄工程竖井已经完美呈现，从洞口附望，幽深恢宏。穿黄工程的南岸竖井，也采用此施工工艺施工其围护结构的超深地下连续墙。该项目地连墙的顺利建成，解决了穿黄工程的第一个工程难题，对确保南水北调工程的顺利完成具有关键作用。

1：1仿真穿黄施工试验，再现我国隧道建设动态性设计思维

        穿黄隧洞采用的双层复合衬砌属国内水利行业首例，它要求隧洞的外衬独立承受外部压力，内衬独立承担内部压力，设计调水流量每秒达320立方米，这种全新结构是否可行，尤其是其内衬的厚度远远小于此前国内工程中使用的厚度，在技术革新上的跨度较大，是否经得起经得起实践考验；此外，穿黄隧洞中内外衬均采取了相对复杂的防排水措施，这直接关系到工程的成败，也需要由试验提前做出判断。
        为真实反映隧洞工作状态，为此与其他大型水里工程采用模型比例试验——模型尺寸远小于实际规模不同，穿黄隧洞采取1：1仿真模型，其规模与实际施工时完全一致，真实模拟隧洞的外部围土与外部水压条件和内部水压条件，并通过试验全面了解衬砌结构受力与变形情况、防水条件、张拉锚固工艺、预应力效果、高性能混凝土配合比与施工工艺等，全面地、系统地掌握双层衬砌单独受力与变形情况，落实细部构造与设计，完善施工措施和相关工艺。

        1：1仿真试验有中国中铁隧道股份穿黄项目部实施，仿真试验选址在南岸东邙山坡，模型场地地面平坦，面积约为150m×150m，仿真洞槽开挖长度约为22.8m，深度为27米。经过对地下水位进行测算，按隧洞埋置深度，开挖施工无需采用专门的降水措施，便可达到干地的施工要求，仿真实验有三部分构成：地面锚具静载试验台施工、地面内衬预应力环张拉试验模型和地下1：1仿真隧洞模型制作。

        地面锚具静载试验台的主要作用为检验锚具，为长6m、宽1.5m、高5m中间预留长3m、宽0.4m。高0.5m的槽砼结构，试验施工内容主要包括台座的钢筋绑扎、混凝土浇筑等，并配合后期协助配合收集整理试验数据、整理试验报告等工作；地面内衬预应力环张拉试验模型，为地面建立的隧洞内衬的三个标准内衬砼段，然后进行预应力张拉，监测其受力情况，内容主要包括基础浇筑、内衬施工、环向预应力锚索施工和后期协助配合收集整理试验数据、整理试验报告等；下1：1仿真隧洞模型制作试验内容包括基坑土方开挖支护、混凝土底座施工、内衬及堵头施工、内衬止水施工、竖井及竖井隧洞段施工、土方回填及填筑施工和后期协助配合收集整理试验数据、整理试验报告等。
        目前，真试验已完成地面模型雏建，地下模型正进行土方回填，整个仿真试验条件已然成熟，预计2009年6月份将完成全部可行性试验。
        我国隧道建设史上进行动态模拟试验此为第二次，第一次也为中铁隧道承建有“世界地质博物馆”之称的圆梁山隧道时完成，与圆梁山隧道动态设计处理方案不同的时，圆梁山隧道将施工地质情况作为依据，在掌子面进行动态设计，时刻保证生产顺利安全进行。穿黄隧道个根据已探明地质情况及水文压力、及工程进度，做到动态调整，设计变更，保证工程施工的安全及工程质量。动态设计尊重科学，体现了设计与施工的完美结合，为现代隧道设计思想的重大突破。

先进泥水盾构为利器将创独头掘进3450m世界纪录
 
        穿黄工程采用世界上最先进的泥水平衡盾构机掘进，并专门针对黄河隧道设计，其长100多米、重1600多吨、直径9米，盾构机的采用进一步反映我国隧道建设的高度现代化水平。作为国内盾构施工的领军者，中铁隧道人驾驭盾构这柄利器，对完成穿越万古黄河这一历史性穿越信心百倍。

        穿黄隧道埋深近40m，隧道掌子面水压高，且极不稳定，为盾构机建立泥水平衡极为不利，为此中铁隧道项目部针对盾构掘进的各个工序制定了详细的施工措施和风险预案，确保万无一失。针对盾构机穿越黄河千年河床，可能遇到沉木及石块，在盾构机上安装破碎装置，掘进过程中如果发现前方有大石块等坚硬物，就立即暂停刀具的运转，破碎设备就会出战，把石块等坚硬物搅碎后，刀具才会被再次启动继续前进。
        穿黄盾构能否成功始发，是穿黄隧道成功的关键。2008年2月26日，穿黄项目在施工现场举行盾构始发前安全演练，项目部针对盾构机始发过程中容易出现涌水、涌砂等突发情况，制定了一系列安全应急预案，安全抢险演练结束后，项目部对应急预案的整个过程进行评审、分析和总结，找出预案中存在的不足，并进行评审及修订，确保盾构始发万无一失。
        由于北岸盾构始发井条件限制，盾构井理论始发长度仅12.6m，将隧洞开始段144m定为盾构始发段，采用延长管线，后配套设备先置于地面，后配套跟进的方案进行盾构机始发，整个始发工作艰险且富有挑战性。穿黄隧洞前480米施工属于盾构试掘进阶段，在此期间要实现盾构机的三次延伸管线组装、调试及始发，并要完成负环管片拆除、接力泵安装和道岔铺设等相关工作。项目部将整个盾构始发定为三个阶段：2008年3月3日，穿黄盾构成功始发。4月11日，盾构掘进至80米，盾构机设备桥下井连接，完成第二阶段始发，5月28日，穿黄工程IIA标盾构机后配套托车下井吊装成功，实现了盾构机的“第三次”始发，从而为盾构机整机掘进提供了条件，迈出了穿越黄河的关键性一步。在整个始发阶段，盾构平均每天掘进达到6环每天，该成绩远远优于临标段同等条件下施工进度。

        作为盾构另一主要功能系统部分的泥水分离系统对掘进的顺利进行有着重要影响。穿黄盾构泥水处理系统，在筹划阶段就严格按照“功能优越、注重环保、节约成本”整体思路进行配套设计，系统为集机电安装、土建施工、自动化控制为一体的高综合性配套设施，形成高自动化、性能优越的功能实体,在设计、施工上具有设计创新、成本节约、环保标准高的三大优势。
        自盾构始发以来，ⅡA标项目部实现了安全生产1188天，并在7月13日创下日掘进突破14环，隧洞日成型长度22.4米，创造了穿黄隧洞日掘进施工记录。在业主组织的整个穿黄工程安全、质量、文明施工单月考评中先后13次获得第一名，并获得2006年度、2007年度综合考评第一名，受到参建各方的热情赞誉，为公司在该领域赢得了荣誉。
        黄河岸边，水流巨龙奔腾不息，另一条地下巨龙却悄然穿行。项目经理李荣智说到,由于盾构机在进入黄河底段施工后，只能进行带压换刀，带压换刀压力高达5 BAR，这样高强度的水下换刀作业也是国内盾构施工罕见的，目前正积极对黄河底段施工进行专家论证，详细制定黄河底段前盾构检修工作，确保一气呵成，创造长距离独头掘进3450m纪录。

        穿黄工程由于其重要性和影响力，得到各级领导大力关怀和重视，仅国务院南水北调办公室主任张继尧6次莅临进行检查指导，寄希望中铁隧道将工程建成标段旗帜性工程，河南省省长、省委副书记、副省长共7人次到穿黄工地慰问指导，对穿黄工程科技创新、施工组织及环保工作大加赞赏。项目部树立完成历史性使命的意识，精心组织，科学施工，以建设第一流精品工程为目标，不负国家和人民重托。截至目前，穿黄项目部北岸竖井全部完工，南岸竖井正在建设中，完成管片生产1759环，占总需求量的67%；掘进完成913环共1459.2m，占总工程量的32.4%。（牛雪顶 华辉）