南水北调工程技术装备需求展望
2001-11-29 00:00 来源： 我的钢铁 作者：mysteel
一、东线工程
主要依靠各级泵站枢纽工程、河道工程、水库工程、疏浚工程及湖堤加固工程等来完成东线的输水和蓄水任务，要完成这些任务所需的机电产品，绝大部分可以立足国内，通过市场招标采购，求得解决。如：
1．泵站枢纽工程大型水泵及其配套的设备，泵房的通风机，桥式起重机通讯设备、专用水工机械(含各类闸门及启闭设备)及变电站设备等。主要施工设备：6m3铲运机，碾压机、砼拌和设备，80m3／h绞吸式挖泥船、排水泵、打夯机、25t塔式和汽车起重机、皮带机及D300kW-T柴油发电机等。
2．河道工程河道开挖采用绞吸式挖泥船，陆上复堤及排泥场围堰采用铲运机施工，主要施工设备包括3m3铲运机、200m3h绞吸式挖泥船、1.5m3抓斗式挖泥船、创毛机、打夯机、压路机等。
3．水库工程在东线一期工程中，需要通过改扩建现有水库，来增加蓄水容量，以确保东线输水工程的稳定调配。主要施工设备包括1m3挖掘机、20t自卸车、砼拌合机、1.5m3装载机、打夯机、冲击钻、15t履带吊、16～25t汽车吊、柴油发电机组等。
4．湖堤加固和湖泊清淤工程主要对现有湖泊的加固和清淤。其施工设备主要包括砼防渗墙、挡浪墙及护坡加固所需的设备。如反循环冲击钻、泥浆制备机、液压抓斗机、砼拌和及输送设备、挖泥船等。
5．穿黄工程东线输水工程的穿黄工程，拟在已有地勘导洞(直径3m)基础上，采用钻爆法施工，扩挖至直径l0m的隧洞，然后用钢筋砼衬砌。主要施工设备包括钻孔机、自卸车及决拌和与输送设备等。
6．信息通讯及管理系统为满足南水北调东线输水工程水量调配及信息管理需要，拟建设一套专用通信网络，对全线监调点实行“三通”，实现科学管理。通信系统拟采用数字式微波通讯为主干线，一点多址通信组网方式。辅以特变频，兼有发电和排涝双向运行要求。
在东线工程中需要作为重点研究开发的设备主要是低扬程、大流量、高可靠性的大型泵站设备。70％的泵站扬程在5m以下，泵单机流量为20－40m3／s，平均运行时间超过5000h／a，要求兼有发电和排涝双向运行要求。
二、中线工程
由于该工程输水总干渠采用全线衬砌，交叉河道全部立交，所采用的施工方案及设备与东线工程有较大的差异，同时还应充分考虑输水干渠经过的路段所处的地质、地形、地貌，特别是针对特殊地质渠段如膨胀土、煤矿采空区或压煤区、深挖方段等应及早组织专项研究，寻求合理、科学、有效的工程措施。据了解这方面在陶岔渠首段8km的试验段已获得成功实践。
中线工程施工的主要特点是总干渠的施工，主要包括深挖、方渠段施工，高填方渠段施工，一般渠道开挖及填筑施工，渠道隧洞施工，渠道跨河建筑物施工。要视渠道端面的差异而采用不同的施工设备。需要重点安排研制的设备：
1．盾构机中线工程隧洞，处于渗透系数大的含水砂层，开挖断面直径约10m，施工难度大，国内尚无先例。拟采用泥水平衡式盾构机进行施工。这是中线的关键工程，它具有自动化程度高、施工速度快、节省人力、一次成洞，能有效控制地面沉降，不影响地面建筑或隧洞上方河道通航等特点。这种施工技术与装备，在目前发达国家已广泛用于市政、地铁、输水等工程，我国在城市地铁建设中(如上海、广州、北京)均采用盾构机进行施工。6m直径以下盾构机可立足国内，关键部件依赖进口。但国内尚未研制和生产直径10m的盾构机，应在现有基础上采取技贸结合、引进技术、合作生产的方式逐步立足国内生产供应。
2．渠道衬砌成套设备这是为适应中线输水工程长距离、大断面的渠道衬砌施工而需开发的一种先进、高效设备。既可完成平面，又可完成斜面的衬砌施工，是一种多功能的机械化、智能化、自动化连续作业的一体化施工机械，具有施工速度快、质量高、成本低等特点。在工程施工时，先用修平机平整渠道断面，然后用混凝土铺砌机摊铺混凝土，平整、捣实、处理接缝、抹面和养护等一次完成混凝土衬砌。这种设备早在60年代美国、原苏联等国均使用过，而我国尚无此类设备。
3．中线渠道水质、水量自动检测与调配系统装备由于中线输水工程肩负着向京、津等20多座大中城市的供水任务，因此对水质的要求是严格的。为了使渠道输水能达到2级水的质量要求，并对水量进行合理有效的调配，全线要拥有按照环保质量标准，对水质(包括pH值、温度、电导、浊度、溶解氧、氨氮、总氮、总磷、高锰酸盐指数及CoDcr等)进行自动监测和水量调配监管系统装备。
4．大断面U型渡槽现浇工艺及成套装备为适应大量的渡槽建设工程，开展大断面渡槽现浇施工工艺研究与架槽机成套装备研制，十分必要。目前在公路工程建设中采用的大型滑模架桥技术，具有工期短、施工综合费用低、对跨下交通无明显影响，对崇山峻岭地形适应性强等显著优点。借鉴其技术经验，采用机械化成套架槽机设备进行渡槽建设已经存在技术基础，该工法的研究开发将为渡槽建设施工工艺带来革命性变化。国内有关单位已经先期开展了大型渡槽现浇施工工艺与架槽机成套装备方案的研究，具备了一定的技术储备和基础。
5．MQl800管柱式高架门机目前国产6m3混凝土浇筑用MQ2000型门机存在自重大、轮压大、安装难度大等问题，技术指标不能适应丹江口加高工程的要求。因此，研究开发自重轻、便于安装、适应丹江口加高工程施工特殊技术要求的新型MQl800型高架门机，十分必要。现已对整机总体方案，技术性能及参数等进行了初步研究。
6．移动式砂石制备系统及水工混凝土搅拌设备国外长距离渠道和山区高速公路建设中，多采用移动式砂石制备系统。开发机动性强，与中线工程进度相适应，充分利用开挖石料资源的移动式砂石制备系统，十分必要。同时为避免工程中因搅拌站设置过密造成的搅拌站建设投资增大，或因搅拌站设置过疏造成的砼搅拌运输车购置及运输距离过长带来的建设投资增大，开发适应渠道建设的移动式水工混凝土搅拌站，十分必要。
三、西线工程
该工程全线拥有较多的隧洞，它们不仅埋深大，洞线长，而且地质复杂，为此必须用硬岩全断面掘进机(TBM)进行施工。TBM在国外应用普遍，技术成熟，美国、德国、日本处于领先水平，我国采用TBM施工的设备均从国外进口(如山西的引黄入晋工程、西康铁路的秦岭隧道)，这种设备技术含量高、制造难度大、可靠性要求高、维修费用大。西线工程约需几十台TBM，该设备应与国外企业合作生产，逐步掌握关键技术，以利工程的顺利施工。其次，西线工程需要兴建高坝水库和抽水站，因此需要安排高扬程(100～300m)、大流量(20～40m3／s)泵、站设备的开发研制
主要依靠各级泵站枢纽工程、河道工程、水库工程、疏浚工程及湖堤加固工程等来完成东线的输水和蓄水任务，要完成这些任务所需的机电产品，绝大部分可以立足国内，通过市场招标采购，求得解决。如：
1．泵站枢纽工程大型水泵及其配套的设备，泵房的通风机，桥式起重机通讯设备、专用水工机械(含各类闸门及启闭设备)及变电站设备等。主要施工设备：6m3铲运机，碾压机、砼拌和设备，80m3／h绞吸式挖泥船、排水泵、打夯机、25t塔式和汽车起重机、皮带机及D300kW-T柴油发电机等。
2．河道工程河道开挖采用绞吸式挖泥船，陆上复堤及排泥场围堰采用铲运机施工，主要施工设备包括3m3铲运机、200m3h绞吸式挖泥船、1.5m3抓斗式挖泥船、创毛机、打夯机、压路机等。
3．水库工程在东线一期工程中，需要通过改扩建现有水库，来增加蓄水容量，以确保东线输水工程的稳定调配。主要施工设备包括1m3挖掘机、20t自卸车、砼拌合机、1.5m3装载机、打夯机、冲击钻、15t履带吊、16～25t汽车吊、柴油发电机组等。
4．湖堤加固和湖泊清淤工程主要对现有湖泊的加固和清淤。其施工设备主要包括砼防渗墙、挡浪墙及护坡加固所需的设备。如反循环冲击钻、泥浆制备机、液压抓斗机、砼拌和及输送设备、挖泥船等。
5．穿黄工程东线输水工程的穿黄工程，拟在已有地勘导洞(直径3m)基础上，采用钻爆法施工，扩挖至直径l0m的隧洞，然后用钢筋砼衬砌。主要施工设备包括钻孔机、自卸车及决拌和与输送设备等。
6．信息通讯及管理系统为满足南水北调东线输水工程水量调配及信息管理需要，拟建设一套专用通信网络，对全线监调点实行“三通”，实现科学管理。通信系统拟采用数字式微波通讯为主干线，一点多址通信组网方式。辅以特变频，兼有发电和排涝双向运行要求。
在东线工程中需要作为重点研究开发的设备主要是低扬程、大流量、高可靠性的大型泵站设备。70％的泵站扬程在5m以下，泵单机流量为20－40m3／s，平均运行时间超过5000h／a，要求兼有发电和排涝双向运行要求。
二、中线工程
由于该工程输水总干渠采用全线衬砌，交叉河道全部立交，所采用的施工方案及设备与东线工程有较大的差异，同时还应充分考虑输水干渠经过的路段所处的地质、地形、地貌，特别是针对特殊地质渠段如膨胀土、煤矿采空区或压煤区、深挖方段等应及早组织专项研究，寻求合理、科学、有效的工程措施。据了解这方面在陶岔渠首段8km的试验段已获得成功实践。
中线工程施工的主要特点是总干渠的施工，主要包括深挖、方渠段施工，高填方渠段施工，一般渠道开挖及填筑施工，渠道隧洞施工，渠道跨河建筑物施工。要视渠道端面的差异而采用不同的施工设备。需要重点安排研制的设备：
1．盾构机中线工程隧洞，处于渗透系数大的含水砂层，开挖断面直径约10m，施工难度大，国内尚无先例。拟采用泥水平衡式盾构机进行施工。这是中线的关键工程，它具有自动化程度高、施工速度快、节省人力、一次成洞，能有效控制地面沉降，不影响地面建筑或隧洞上方河道通航等特点。这种施工技术与装备，在目前发达国家已广泛用于市政、地铁、输水等工程，我国在城市地铁建设中(如上海、广州、北京)均采用盾构机进行施工。6m直径以下盾构机可立足国内，关键部件依赖进口。但国内尚未研制和生产直径10m的盾构机，应在现有基础上采取技贸结合、引进技术、合作生产的方式逐步立足国内生产供应。
2．渠道衬砌成套设备这是为适应中线输水工程长距离、大断面的渠道衬砌施工而需开发的一种先进、高效设备。既可完成平面，又可完成斜面的衬砌施工，是一种多功能的机械化、智能化、自动化连续作业的一体化施工机械，具有施工速度快、质量高、成本低等特点。在工程施工时，先用修平机平整渠道断面，然后用混凝土铺砌机摊铺混凝土，平整、捣实、处理接缝、抹面和养护等一次完成混凝土衬砌。这种设备早在60年代美国、原苏联等国均使用过，而我国尚无此类设备。
3．中线渠道水质、水量自动检测与调配系统装备由于中线输水工程肩负着向京、津等20多座大中城市的供水任务，因此对水质的要求是严格的。为了使渠道输水能达到2级水的质量要求，并对水量进行合理有效的调配，全线要拥有按照环保质量标准，对水质(包括pH值、温度、电导、浊度、溶解氧、氨氮、总氮、总磷、高锰酸盐指数及CoDcr等)进行自动监测和水量调配监管系统装备。
4．大断面U型渡槽现浇工艺及成套装备为适应大量的渡槽建设工程，开展大断面渡槽现浇施工工艺研究与架槽机成套装备研制，十分必要。目前在公路工程建设中采用的大型滑模架桥技术，具有工期短、施工综合费用低、对跨下交通无明显影响，对崇山峻岭地形适应性强等显著优点。借鉴其技术经验，采用机械化成套架槽机设备进行渡槽建设已经存在技术基础，该工法的研究开发将为渡槽建设施工工艺带来革命性变化。国内有关单位已经先期开展了大型渡槽现浇施工工艺与架槽机成套装备方案的研究，具备了一定的技术储备和基础。
5．MQl800管柱式高架门机目前国产6m3混凝土浇筑用MQ2000型门机存在自重大、轮压大、安装难度大等问题，技术指标不能适应丹江口加高工程的要求。因此，研究开发自重轻、便于安装、适应丹江口加高工程施工特殊技术要求的新型MQl800型高架门机，十分必要。现已对整机总体方案，技术性能及参数等进行了初步研究。
6．移动式砂石制备系统及水工混凝土搅拌设备国外长距离渠道和山区高速公路建设中，多采用移动式砂石制备系统。开发机动性强，与中线工程进度相适应，充分利用开挖石料资源的移动式砂石制备系统，十分必要。同时为避免工程中因搅拌站设置过密造成的搅拌站建设投资增大，或因搅拌站设置过疏造成的砼搅拌运输车购置及运输距离过长带来的建设投资增大，开发适应渠道建设的移动式水工混凝土搅拌站，十分必要。
三、西线工程
该工程全线拥有较多的隧洞，它们不仅埋深大，洞线长，而且地质复杂，为此必须用硬岩全断面掘进机(TBM)进行施工。TBM在国外应用普遍，技术成熟，美国、德国、日本处于领先水平，我国采用TBM施工的设备均从国外进口(如山西的引黄入晋工程、西康铁路的秦岭隧道)，这种设备技术含量高、制造难度大、可靠性要求高、维修费用大。西线工程约需几十台TBM，该设备应与国外企业合作生产，逐步掌握关键技术，以利工程的顺利施工。其次，西线工程需要兴建高坝水库和抽水站，因此需要安排高扬程(100～300m)、大流量(20～40m3／s)泵、站设备的开发研制
