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张成军:水利工匠勇攀世界高峰

2021-03-30 19:36 科学导报 武竹青

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张成军指导工作(右一)


2020年7月20日,随着山西中部引黄工程总干线全线贯通,一项新的世界纪录在中部引黄工程诞生——隧洞施工TBM独头掘进25.7千米,工程建设取得重大突破。8个月后,记者见到了山西中部引黄工程负责人张成军。此时他正在思考着下一个技术难题。

张成军自1991年参加工作以来,长期深耕于水利科研和水利建设沃土,对水利工程建设有着深厚感情,也有着一份特殊的情缘。尤其是担任中部引黄工程建设主要负责人以来,他冲锋在前,攻坚克难,工程建设不断取得新进展新突破。


投身大水网建设

“山西十年九旱,水资源极其匮乏,人均水资源量不足全国平均水平的17%,不足世界平均水平的4%,资源性缺水和工程性缺水并存,加之空间分布不均,成为制约山西转型蹚新路的瓶颈和短板。”作为一名长期植根山西,从事水利工程建设的老兵,张成军对水资源匮乏之山西战略之忧的理解尤为深刻。“为抵御特大干旱灾害,保障山西永续发展,山西省委、省政府作出了实施‘两纵十横、六河连通、受益全省’的‘山西大水网’重大战略决策。中部引黄工程是大水网投资规模最大、任务最重、战线最长的骨干工程,能够建设好大水网是对山西水利人的挑战与考验。”

中部引黄位于“两纵十横”山西大水网的第四横,采用高扬程大流量泵站提水,长距离、高埋深无压隧洞输水,由水源工程、输水工程两部分组成,水源工程为国家172项节水供水重大水利工程,工程总投资132.5亿元。工程沿线涉及忻州市保德县;吕梁市兴县、临县、方山、离石、柳林、中阳、石楼、交口、孝义、汾阳10县;临汾市隰县、蒲县、大宁、汾西4县;晋中市介休市和灵石县,共4市17县。工程建成后,可新增和改善灌溉面积150万亩,受益人口达320万,将从根本上解决吕梁山集中连片特困地区严重缺水问题,为当地脱贫攻坚、经济社会转型发展、乡村振兴提供坚强水支撑和水保障。


攻坚克难创纪录

“中部引黄工程技术复杂程度和建设难度前所未有,国内罕见。”张成军说。

一是隧洞长度和施工难度前所未有。隧洞总长501.5千米,为国内已建工程之最;单条隧洞最长241千米,为世界之最。隧洞埋深大,平均埋深300米,最大埋深697米;98条施工支洞有41条因坡度大采用绞车出渣,最大提升高度610米;隧洞断面小,最小断面为2.5米x3.2米城门洞型,常规大型设备无法使用;安全风险极高,隧洞多次穿越断层、煤层、泉域等不良地层,多次下穿公路、铁路、河流及自然保护区。

二是地下泵站建设难度国内罕见。涌水治理难度前所未有,地下泵站处于天桥泉域的排泄区,日排水量最高达13.5万立方米;地下厂房的建设规模为国内泵站之最,厂房开挖尺寸超过了万家寨引黄地下泵站;是国内首次选用三级泵的大型泵站,单机流量大、扬程高、泥沙含量多,水泵磨蚀问题突出,水泵机组选型难度前所未有;工程需攻克黄河岸边取水口预留岩坎围堰加固及定向爆破拆除、地下厂房防渗帷幕、隧洞特大涌水封堵、厂房灰岩及泥灰岩互层顶拱和边墙加固支护等难题。

三是渡槽施工难度极大。输水工程有4座渡槽,分别采用了挂篮法连续梁预应力结构、肋拱结构、预应力简支梁结构的施工工艺。其中,高66米的桥头渡槽采用挂篮法施工在国内水利行业尚属首次使用。

四是管理与协调难度前所未有。中部引黄工程点多、线长、面广,工程征地范围涉及沿线4市17县400多个自然村,主要参建方除项目法人、设计、监理、施工单位外,还涉及公路、铁路交叉工程的行业管理相关单位,以及负责征迁、协调的地方政府有关机构,管理层次多、跨度大,建设管理和协调难度前所未有。

为了克服每一处难点,张成军一一制定应对方案,并与国内顶尖高校和科研单位合作,开展了《山西省中部引黄工程长距离隧洞皮带出渣磁吸驱动应用技术》《长距离输水洞水力计算、模型试验及施工支洞的仿真分析与优化》《调水隧洞内大流量弧形自动计量闸门研究》《中部引黄工程环境风险分析与水质安全保障研究》等多项技术攻关,攻克多项技术难题。创造了单洞长度、独头掘进长度、超长距离连续皮带机出渣及通风等多项隧洞施工世界纪录,工程建设不断取得重大突破与进展,得到了水利部的高度评价和认可。2018年12月实现首台机组上水并试通水至兴县,通水长度47.5公里;2019年5月第二台国产水泵机组全部安装调试完成;2020年7月20日,输水工程总干线全线顺利贯通,具备向沿线5县市供水能力。“截至2021年2月,隧洞掘进已完成484公里,工程胜利在望。”张成军说,成功的喜悦溢于言表。


矢志不渝创精品

张成军参加工作以来,长期工作在水利工程建设一线,先后参加了山西万家寨引黄、汾河二库、国家南水北调中线、禹门口提水东扩、东山供水、中部引黄等大型水利工程建设,在水工材料、预应力钢筒混凝土管道技术、地下工程施工、质量检测、监理、建设管理等方面长期实践、深入研究,主持完成过多项科研项目,攻克了多项技术难题。

参与的山西省万家寨引黄工程联接段PCCP管道供应项目,采用美国标准在国内首次设计制造3米直径预应力钢筒混凝土管道,产品质量得到世行专家及国外咨询专家的高度评价,工程一次通水验收成功;参与的南水北调中线工程北京段PCCP制造项目,管道质量得到美国及韩国咨询专家的高度评价,2009年获得北京市政府颁发的南水北调中线工程优秀建设者金质奖章。作为课题研究负责人的“土石坝粘土混凝土防渗墙研究”、“PCCP顶管技术研究与应用研究”两项成果均获得山西省科学技术进步二等奖。2019年10月获中国混凝土与水泥制品协会所颁发的“PCCP行业30年特殊贡献奖”。

2019年5月28日,山西省委书记楼阳生(时任山西省省长)到中部引黄工程调研,对中部引黄工程建设者们攻坚克难所取得的成绩给予充分肯定,同时希望能把工程建设成为优质工程。张成军高兴地对记者说:“楼书记的褒奖是对中部引黄建设者莫大的鼓舞和支持,我们将不负山西省委、省政府的厚望,坚决按照万家寨水控集团党委指示,再接再厉、再鼓干劲,举全公司之力,把中部引黄工程建设成为标杆工程、精品工程,争创水利行业最高奖‘大禹奖’和建筑行业最高奖‘鲁班奖’,续写山西水利建设的新篇章。”


责任编辑:胡静


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