世纪水脉，科技扬帆

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世纪水脉，科技扬帆

—南水北调中线工程技术创新侧记

发布日期：2014-06-30来源：本站编辑：靳明伟

[摘要]

　　一直以来，中国水利水电第十一工程局着力建设质量效益型企业、创新型企业，完善机制，创新载体，充分调动和激发广大职工的创新热情和创造潜力，不断加大职工经济技术创新工作力度，取得了一系列经济技术创新成果。

　　2014年5月份，公司郑州总部十一楼展览室，七、八名来自非洲的外国专家正在这里领略着公司的发展足迹，感受着一项项精品工程和诸多创新成果带来的震撼。

　　在世纪工程——南水北调工程的微缩景观前，栩栩如生的施工模型让他们赞叹不已，再现的开挖、削坡、衬砌等施工场景，墙上的国家发明专利和实用新型专利证书，更加让远道而来的国际友人久久驻足，认真观看。

　　随着讲解员的讲解，一条依托世纪工程的科技创新脉络，徐徐伸展开来……

　　滹沱河畔：11万方薄壁混凝土无裂缝

　　滹沱河倒虹吸工程是南水北调中线干线的首开项目。2003年12月份，公司调集精兵强将组建河北施工局，进驻河北省正定县滹沱河畔，开启了十一局人征战南水北调工程的序幕。

　　2004年，南水北调中线干线滹沱河倒虹吸工程作为首开项目的渠河交叉项目工程，施工如火如荼，有些施工单位对薄壁混凝土施工过程中产生裂缝的问题一筹莫展。

　　然而，当他们来到水电十一局承建的施工现场时，发现这里已经浇筑好的薄壁混凝土光滑平整，没有一丝裂缝，让专家感到惊讶，经过深入了解得知，在此之前水电十一局曾创下了薄壁混凝土无裂缝的施工纪录，被专家鉴定为达到世界先进水平。他们当即提出与水电十一局合作，成立联合课题小组，对南水北调的大型箱涵类 “薄壁混凝土无裂缝”进行了专项研究。

　　涉及施工方案、混凝土配合比等方面的研究工作随即全面展开。

　　公司课题小组成员从配合比设计、施工分缝、浇筑过程和混凝土后期养护四个方面着手，实施全过程监测。在混凝土中埋设上百支温度器和拉力计，24小时不间断监测，明确季节的变换、力度和强度的不断变化，以及设计和施工工法的影响，都有可能使混凝土产生裂缝。

　　在此基础上，联合课题小组又对混凝土结构力学、材料进行分析，并拿出了研究成果，施工过程中，现场的薄壁结构混凝土状态无裂缝状态持续保持，直至工程结束，锁定了“11万方薄壁结构混凝土无裂缝”的目标，赢得国务院南水北调办公室各级领导及专家的充分肯定。

　　通过研究，形成了全套的箱涵类薄壁结构混凝土防裂技术，对后期南水北调工程中其它工程项目的设计、施工工作都具有指导意义;减少工程后期运行维护成本，从而延长了倒虹吸工程的运行使用寿命。

　　2007年，此项研究课题荣获河北省科技进步三等奖。课题评审组专家认为，该项成果对于南水北调后续工程以及国内类似工程都有非常好的借鉴价值。

　　自制衬砌机：9项国家专利

　　南水北调规划之初提出了五大难题，渠道衬砌的大型设备问题就是其中之一。

　　滹沱河倒虹吸工程施工的时候，公司又中标了渠道工程京石段S31标、S6标。如何高质量、高效率地做好渠道衬砌，必须配置大型渠道衬砌设备。

　　当时国际上这种超大型渠道衬砌设备还是空白;国内技术还不成熟，怎么办?

　　唯一的出路就是自己动手，丰衣足食。

　　盛夏夜晚的正定，繁星点点。虽然夜已经很深了，项目领导班子和作业二处处长徐其阳却坐在渠边，望着成型的渠道，许久都没说话。

　　“其阳，你说要是把龙门式布料机改成适合咱们渠道浇筑的浇筑机怎么样?”

　　“可以呀，这个想法我看可行，那国外不是就有摊铺机吗!”徐其阳赞同地说。

　　“咱们要自己设计的，必须满足不低于30米坡长的跨度及不同坡比要求，设备还要具备布料、摊铺、震捣、整平功能于一体。”

　　“还要满足浇筑混凝土的密实度和平整度要求。”徐其阳补充道。

　　“衬砌厚度可以调节，还要连续施工作业，满足渠道设计坡比及曲率半径要求。”

　　“操作还要简单、安全，维修要便利，最最主要的是方便移动。”徐其阳越说越兴奋。

　　“好，这个任务就交给你了，明天咱们就开始行动。”

　　谁也没有想到，深夜渠边的对话，竟然成就了科技创新的一段“传奇”。

　　设计中难度最大的是桁架的上饶度计算值，因为桁架上面有布料小车及皮带输送混凝土料在不停的行走，桁架承受重量是不断变化的。经过技术人员上百次的计算，终于测算出了适合这种设备的桁架上饶度数值。历经几十次的拆装、焊接、试验，2006年7月，由公司自已研制的大跨度综合型振碾式渠道混凝土浇筑机走下生产线，很快投入使用。2006年8月，南水北调中线干线渠道第一块渠道衬砌混凝土在滹沱河倒虹吸出口渠道段试衬成功，宣告了南水北调主干线渠道机械化衬砌的开始。

　　这是最早应用于南水北调中线总干渠混凝土衬砌专用设备，设备本身集渠道混凝土布料、摊铺、振捣、整平等多种功能于一身，具有结构新颖，经济适用等特点。为完善振碾式渠道混凝土浇筑机的研发和制造工艺，公司还起草了产品的企业制造标准，并通过水利部水利机械质量检测中心验收，企业制造标准得到技术监督局的批准并予以颁布。南水北调京石段实现通水后，技术人员在产品定型的同时，结合施工技术研究及施工工法，发布了《大型渠道混凝土快速衬砌施工技术研究成果》，先后获得电建集团科技进步一等奖和中国电力科技进步三等奖。

　　该技术体现了公司的科技创新能力和水平，获得1项国家发明专利和8项实用新型专利，工法并被认定为国家级工法。

　　穿黄工程退水洞：破解技术新难题

　　2007年6月25日，南水北调中线的“咽喉”——穿黄工程退水洞打响施工第一枪。

　　穿黄工程的退水洞全长790米，位于穿黄隧洞下游，是南水北调干线渠道唯一与黄河的连接点，主要作用是在穿黄隧洞检修期间，将总干渠多余水量退往黄河，同时在南水北调源头丹江水量丰沛的情况下兼顾向黄河补水。

　　退水洞开始施工以来，由于地质土体流泥等原因，洞身先后发生8次较大塌方，水电十一局穿黄一标项目部不等不靠，积极进行技术创新，先后尝试采取了台阶法、双侧壁下导洞法、三台阶临时仰拱法、开敞式盾构法、全断面注浆加大管棚法等开挖工艺和工法，职工们不畏艰险，拼搏奋斗，成功解决了在软土富水条件下建造地下隧洞这一世界级难题。

　　项目总工颜志强，从一开工就坚守在这里。为了更好地了解地层结构，他率领课题小组委托石家庄铁道大学对穿黄退水洞这种饱和富水软土土体进行一系列试验测试，采取试验室与现场实际相结合的方法重新认识土体性质，了解退水洞土体特性，进而对施工方案进行重新研究调整，在南水北调国调办主持的专家评审会上，结论认为：在立足现有降水能力基础上，确定退水洞进口采用敞开式盾构法施工，出口采用全断面高压注浆超前加固加大管棚超前支护矿山法施工。

　　2013年8月9日，穿黄退水洞顺利实现安全贯通，为南水北调中线如期实现通水目标提供了保证。

　　几年间，他带了7个徒弟。目前，徒弟们已经到别的单位技术岗位顶门立户了，可他却一直在这进行退水洞的课题研究。

　　虽然工地离家不远，但他一年难得回去一次。2008年6月1日，在4岁女儿的要求下，他请了半天假，专程回去到幼儿园观看女儿的表演。看着女儿在舞台上精彩的演出，他高兴地为女儿使劲鼓掌。节目结束后，他为女儿买了一条漂亮的裙子，聪明的女儿高兴地说：“爸爸，我什么奖励都不要，我只要你多陪我几天。”颜志强心里说不出的滋味，退水洞塌方一直是个大难题，是压在他心头的一块大石头，科研课题正在进行中，大家都在期盼着他。想到这，他俯下身，轻声对女儿说： “乖，听话，爸爸也有作业，领导留给爸爸的作业，爸爸还没有写完，等爸爸作业写完了，就回来，你让爸爸在家呆几天都行，你要是想爸爸了，可以给爸爸打电话，让妈妈带你去工地住几天，好吗?”懂事的女儿点点头，可泪水却止不住流了下来。

　　2013年3月29日，中国水电股份公司在北京组织科技成果鉴定会，公司依托穿黄退水洞工程完成的《饱和土地层隧洞施工技术》科研课题通过鉴定，专家认为此项成果达到国际先进水平，并获得电建集团科技进步二等奖。成果可供类似工程借鉴。

　　激光找平：提高精度新成果

　　自动找平，是世界施工技术领域的重要成果。

　　在南水北调中线S6标，项目技术人员萌发了将这自动找平一技术运用于渠道衬砌施工的大胆设想。他们与拓普康公司接洽交流，进行声波找平的技术研究，但因设备接口问题，设想被暂时搁置。

　　京沪高铁建设中，公司动车组负责站场施工，填筑最后一层顶面时，根据站场道轨的线型的走向布置，具有复杂的三维走向。传统工艺是采用测量的方法，程序复杂，工效底，线性控制不易。此时，项目部开动脑筋，把自动找平的激光找平技术又一次提到日程上。最终激光找坡、找平技术在平地机上得到了成功的运用，但是与之配套使用的推土机作业，再次因为设备的电液指令与目前的国内推土机主令油阀不匹配，研究被搁置。

　　南水北调中线漳古段SG8标的开工，让项目领导班子和技术人员更坚定了拿下激光找平技术难题的信心。

　　他们把美国天宝公司和德国的MOBA公司的找平技术进行比对，最后决定引用德国的MOBA公司的激光技术。经过一年多的试验，研究成果仍因接收指令不匹配问题没有进展。MOBA公司的老板急了，找到项目部摊牌：我赔付你们一笔费用，研究停止。项目部胸有成竹：我们有信心拿下这个课题，再给一段时间。又经过反复研究、思考，项目部决定化繁为简，对接口问题造成的控制信号不接收，改为手动操作，终于在推土机、反铲上成功得到成功的运用。

　　《大型渠道渠床高精度找平施工技术》是公司在大型渠道快速施工领域取得的又一科技创新成果，该成果着重解决了制约渠道混凝土快速衬砌的渠床高精度整理的施工难题，通过在反铲、推土机、平地机等土方施工机械上针对性地应用激光找平系统，增强了施工机械的自动化程度，提高了施工精度和工效。同时，他们还结合渠坡精削成型的特点研制了大跨度铲斗式削坡机。通过具备激光找平系统的机械设备各种组合，实现了多种设备针对于渠坡、渠底组合作业，将反铲与削坡机配套用于渠坡，将推土机与平地机配套用于渠底，形成大型渠道渠床高精度找平配套施工技术，实现了渠坡、渠底单班衬砌达到50米以上的新纪录，为项目按期优质实现通水目标打下坚实基础。

　　施工全线：处处可见的技术创新

　　南水北调中线京石段应急供水工程实现临时通水目标后，为确保沿渠绿化项目尽快实施，南水北调中线S6标项目总工余良碧所在的课题小组，随即对渠堤两侧的林草植被快速绿化施工技术进行探索、研究，提出了南水北调渠道林草恢复绿化的理念，确保渠道边坡的稳定，防止水土流失，注重灌、草的有机结合，立体配置，经济美观、和谐自然。根据区域特点，他们对植被进行研究，最终选择费用低，易于掌握，并且方便大规模、大面积播种的液力喷播技术，绿化施工与工程施工同步推进，取得环保良好效果。《南水北调中线渠道林草植被恢复技术研究》获2013中原水力发电科学技术奖三等奖。

　　余良碧，多年从事南水北调技术创新研究，告诉我们一个他的心得，搞科技创新，一要耐得住“贫穷”，二要耐得住“寂寞”，因为身边的同学、朋友都想方设法调到好的单位，自己还在施工一线艰苦的条件下安心于做研究，而且能做到“按兵不动”是一件极不容易的事，这需要强烈的责任感和超乎于常人的毅力才能做到。

　　南水北调中线河南段荥阳2标渠道长约14公里，渠坡排水项目的施工中，孟庆亮和他的课题小组与设计院一起，颠覆了传统的坡面排水设计理念，改中粗砂滤料层为坡面刻槽塑料排水板的结构形式设计新理念，达到了排水效果，不仅排水工程上多了一种设计选择，而且节约了成本。

　　集水井施工工法改革是荥阳2标施工创新的又一亮点，在集水井施工中把常规明挖浇筑成井施工工法，变为人工挖井逆做法支护浇筑成井施工工法。水平排水管路采用非开挖管线逆作法成形技术，实验取得一举成功，并在全设计单元推广，此项施工工法，不仅缩短工期近六个月，还为渠道边坡后续施工的稳定安全创造了有利条件。

　　对于混凝土切缝机，技术人员勇于创新，在上面加装了自动调速装置，可以根据混凝土强度自动调节切缝速度;保证了施工进度和质量。

　　在公司南水北调中线工程施工过程中，每个项目都非常注重小改、小革、合理化建议的搜集，科技创新的全员性开展，从项目成立之初就设定课题，过程不断归纳、新增，适时总结发布，对小的创新实施奖励，最大程度地激发参与者创新的积极性。同步与国际、国内的先进理论衔接，走出去，请进来，充分利用科技信息平台，充分吸纳世界新的技术走向，结合生产实际，找出适合有利于工程快速有效的途径，并上升为科技成果。

　　向科技要进度，向科技要质量，向科技要效益，公司在施工过程中不断创新，新材料、新技术、新工艺上的成功应用，在世纪水脉上不断拓展的创新之路，再次让我们体会到科技创新的无穷魅力。