南水北调中线主体工程攻克多项世界级难题

2013年12月25日，以河南省境内南水北调中线主体工程的完工为标志，宣告了南水北调中线干渠全线贯通。“与传统水利工程不同，南水北调工程所涉及的许多软科学与硬技术是世界级的，是水利学科与多个边缘学科联合研究的前沿领域。”河南省水利厅厅长、省南水北调办公室主任王小平说。

从渠首到北京团城湖，全长约1277公里的中线干线工程，有近400公里的渠道要穿越膨胀土地区。在农谚中，膨胀土被描绘成“晴天一把刀，雨天一团糟”。在土木工程界，膨胀土有一个可怕的名字：工程癌症，是世界性的技术难题。在膨胀土上修渠，这种土会反复地遇水膨胀，失水收缩，造成渠道垮塌。为了驯服这只横亘在南水北调中线工程上的“拦路虎”，专家组进行了十多年研究，单是现场试验就长达5年。直到2011年8月，施工方案才最终确定下来——把膨胀土换填成水泥改性土，即在膨胀土中加入水泥，使其改变“遇水膨胀，失水收缩”的性质。

为保证输水渠道的安全，施工过程有许多极其细致甚至严苛的规定，比如生产水泥改性土时，最大颗粒不能大于10厘米，机器碾压的次数不少于6次。从水泥改性到碾压完成不能超过四个小时。超过了这个时间，改性土失去水分，就会碾压不实，对输水安全埋下隐患。王小平说，在攻克膨胀土这一世界难题的工程中，水利专家和一线工作者书写了一本治理膨胀土的“教科书”。

此外，中线总干渠约620公里属于填方渠道，最大填方高度达23米。高填方意味着要在许多地方修一条10米高的地上悬河，黄河以南渠道设计流量超过300立方米/秒，渠底高、流量大，重大技术难题如解决不好，一旦出现透水跑水事故，后果不堪设想。为了防止渗透，减少沉陷，保证土方填筑施工质量，河南省施工单位率先在中线采用GPS全程碾压监测系统。穿过焦作城区等人口密集地区的高填方段，在严格保证质量的基础上，还采取了特殊的加固措施，确保安全无虞。

南水北调中线河南段总干渠有数十公里的渠道从煤矿采空塌陷区穿过。采煤时留下的一个个空洞和空腔，也随时可能引发地面塌陷、滑坡等一系列地质灾害。施工人员针对采空区的分布，每隔18米布置一个充填孔，进行帷幕灌浆和充填灌浆，在地底下迅速形成一道结实的帷幕，将空洞和空腔与渠底阻隔，相当于为高楼大厦建造一个牢固的地基。同时，将渠道混凝土衬砌厚度大。采空区渠坡厚度为12厘米，渠底10厘米，分别比普通渠段厚2厘米。