【一線講述】

　　引漢濟渭工程先期通水背后的故事——

　　攻堅克難 引得一泓清流潤秦川

　　編者按

　　近日，歷經(jīng)十余年建設(shè)，國家重大水利工程——引漢濟渭工程成功實現(xiàn)先期通水。從長江最大支流漢江引來的汩汩清水，穿過近百公里的秦嶺隧洞后，最終補給黃河最大支流渭河，長江、黃河兩大母親河由此在三秦大地成功“牽手”。

　　在工程建設(shè)中，廣大科技工作者攻堅克難、銳意創(chuàng)新，破解了一系列重大技術(shù)難題，創(chuàng)造了多個世界第一。本期，讓我們聆聽其中四位科技工作者的真情講述。

　　潛心鉆研十一年 夜以繼日勤攻關(guān)

　　講述人：中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司引漢濟渭工程總設(shè)計師 李凌志

　　引漢濟渭秦嶺輸水隧洞是人類歷史上第一次從底部橫穿秦嶺，隧洞深埋屬世界第一，全斷面硬巖掘進機單機（TBM）連續(xù)掘進居世界第一，長大支洞施工難度世界罕見……一系列技術(shù)難題擺在眼前。

　　面對這樣復(fù)雜而龐大的工程，我?guī)ьI(lǐng)設(shè)計團隊一路向前，攻克了一個個技術(shù)難關(guān)。依托集團公司重點實驗室技術(shù)平臺和勞模創(chuàng)新工作室平臺，我們成立了中國工程院院士、全國工程勘察設(shè)計大師領(lǐng)銜的技術(shù)團隊，我先后主持開展了特深埋深層工程地質(zhì)特性、設(shè)計施工關(guān)鍵技術(shù)、硬巖TBM長距離掘進、風(fēng)險評估及對策和維修養(yǎng)護等5大類12項關(guān)鍵技術(shù)研究，并完成了重大技術(shù)方案的科學(xué)決策?，F(xiàn)場人員產(chǎn)研結(jié)合，歷時11年，有效解決了4000多次巖爆、600多次突涌水、888米底板隆起和3次TBM卡機脫困等難題。

　　秦嶺地區(qū)巖石富存基巖裂隙水，施工中經(jīng)常遇到突涌水。針對這類頑固性施工難題，我們科研攻關(guān)小組搭建了集成多地層特征的隧洞突涌水（泥）數(shù)據(jù)庫，提出了基于云模型的深埋隧洞富水斷層突涌水危險性等級評價方法，創(chuàng)新了突涌水（泥）危險性應(yīng)急預(yù)警及處理技術(shù)體系。

　　秦嶺隧洞地質(zhì)復(fù)雜，埋深大、地應(yīng)力高。巖爆高風(fēng)險洞段長達27千米，施工中巖爆頻發(fā)。對此，我們技術(shù)團隊提出了秦嶺隧洞巖爆等級綜合判定方法與分級標準，創(chuàng)建了基于微震監(jiān)測大數(shù)據(jù)的人工智能巖爆預(yù)測預(yù)警技術(shù)和巖爆防治成套技術(shù)，有效降低了巖爆對人員和設(shè)備的危害。

　　秦嶺隧洞超長深埋、山體寬厚，埋深大于1000米的段落長達31千米，嶺脊段洞線兩側(cè)4千米范圍無輔助坑道條件，致使隧洞施工通風(fēng)距離超長，風(fēng)管布置受限、漏風(fēng)率大、風(fēng)阻大等問題極為突出。對此，我們采用現(xiàn)場測試、室內(nèi)試驗、數(shù)值模擬等方法開展研究，提出了隧洞施工通風(fēng)12種不同方式、4種不同型式、7種不同介質(zhì)等影響因素的計算方法和適用條件，構(gòu)建并應(yīng)用了多斜井利用自然風(fēng)的施工通風(fēng)模式；創(chuàng)立了風(fēng)管、風(fēng)道漏風(fēng)率和摩阻系數(shù)的定量分析計算方法，實現(xiàn)了從經(jīng)驗到定量的技術(shù)突破；創(chuàng)建了風(fēng)倉結(jié)構(gòu)尺寸與通風(fēng)效率耦合作用的風(fēng)倉精準設(shè)計方法。

　　目前，引漢濟渭一期工程已建成通水，隨著二期工程全面施工和三期工程設(shè)計方案加快推進，我深知身上的擔(dān)子依然繁重。唯有不懈努力、不斷創(chuàng)新，才能把引漢濟渭工程打造成造福一方的精品工程。

　　馴服“地下長龍” 橫穿巍巍秦嶺

　　講述人：中鐵十八局引漢濟渭項目部經(jīng)理 宋偉

　　陜西缺水，全省人均水資源量僅占全國平均水平的一半，而71%的水資源分布在陜南地區(qū)，要想把陜南的水引入關(guān)中，秦嶺山脈就成了最大的“攔路虎”。

　　2012年11月，我調(diào)入引漢濟渭項目。我們的任務(wù)是從秦嶺底部打通一條隧道，將漢江水調(diào)入關(guān)中地區(qū)，再通過配水工程輸送到各個水廠，滿足西安、咸陽、渭南、楊凌等21個受水對象的生活及工業(yè)用水需求。

　　秦嶺特長輸水隧洞是人類歷史上首次從底部橫穿秦嶺，也是引漢濟渭工程的關(guān)鍵控制性節(jié)點。我們項目部負責(zé)施工的秦嶺隧洞嶺北段，是全線地質(zhì)最復(fù)雜、工程風(fēng)險最高、施工技術(shù)難度最大的“卡脖子”地段。

　　為馴服這條“地下長龍”，我們挑選精兵強將，組建了全斷面硬巖掘進機單機（TBM）施工專業(yè)團隊，配齊各類生產(chǎn)資源，強化科技攻關(guān)。其中，極高地應(yīng)力下強巖爆是一項突出難題，一旦發(fā)生強巖爆，彈射出來的石頭就像子彈一樣，必須頭戴鋼盔、身穿防彈衣才能作業(yè)。2021年9月，發(fā)生了一次超強巖爆，一塊足足有半間臥室大的石塊突然崩落，場面異常驚險。為克服巖爆，我們采用HSP超前地質(zhì)預(yù)報和微震監(jiān)測雙重手段，預(yù)測巖爆可能發(fā)生的位置和強度，及時調(diào)整施工計劃，做好風(fēng)險預(yù)案，順利通過了高頻強巖爆和極高地應(yīng)力段。我參與研制的隧洞施工巖爆預(yù)警與防治技術(shù)，獲得了中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會科學(xué)技術(shù)進步獎一等獎。

　　施工過程中，還遇到了非含煤地層有害氣體逸出、長距離通風(fēng)、長距離連續(xù)掘進、長距離皮帶出渣及斷層破碎帶掘進等多項技術(shù)難題，我?guī)ьI(lǐng)團隊不懈鉆研、逐一攻克。

　　科技的加持、團隊的智慧，讓這條“地下長龍”越來越“聽話”。建設(shè)過程中，我們使用的秦嶺隧洞嶺北TBM創(chuàng)造了同類工況下TBM硬巖施工單日掘進50.5米、單月掘進868米的最高紀錄，為我國掘進機技術(shù)的應(yīng)用和科研積累了寶貴經(jīng)驗。2022年2月22日，在地下1808米的掌子面，隨著TBM刀盤緩緩沖破最后一道屏障破巖而出，這條全長98.3公里、最大埋深2012米的特長輸水隧洞實現(xiàn)全線貫通。

　　今年7月16日，在秦嶺山下的黃池溝配水站，漢江水穿越秦嶺山脈，從輸水隧洞口緩緩流出，那一刻，無數(shù)奮戰(zhàn)在一線的建設(shè)者濕了眼眶。接下來，我將牢記初心和使命，帶領(lǐng)團隊繼續(xù)逢山開路、遇水架橋。

　　握緊技術(shù)創(chuàng)新這把“金剛鉆”

　　講述人：引漢濟渭秦嶺隧洞嶺南TBM項目經(jīng)理部負責(zé)人 王琪

　　2012年2月，我參與引漢濟渭工程建設(shè)。面對全斷面硬巖掘進機單機（TBM）設(shè)備的選型、組裝洞室尺寸的確定、斜井方案的優(yōu)化、仰拱塊尺寸的確定等繁重工作，每個人都深感責(zé)任重大。我整日忙著“取經(jīng)”求教，尋求解決方案，整個過程充滿艱辛。

　　2015年3月，TBM開始掘進。在近8個月時間里，掘進極為艱難，硬巖地段刀具大量磨損、軟硬不均巖層情況下刀具大量異常消耗……一系列地質(zhì)問題接連不斷。巖石強度接近鋼板不說，最可怕的是施工過程中巖爆頻繁并伴隨著突涌水，加上洞內(nèi)溫度高達40℃，相對濕度超過90%，極易造成人員疲勞和電氣元件損傷。

　　面對頻繁的強烈?guī)r爆，我?guī)ьI(lǐng)團隊深入現(xiàn)場，從超前預(yù)測、治理措施到應(yīng)急方案，每個細節(jié)全面分析，按照不同巖爆等級，制定了不同的作業(yè)原則，同時引進新材料新工藝，成功實現(xiàn)了巖爆的合理應(yīng)對。面對突涌水，我們在反坡排水方案優(yōu)化、新材料注漿堵水研發(fā)等方面取得突破，采取“鉆孔分流+表面嵌縫+淺層封堵+深層加固”的徑向注漿方法，在TBM后部對滲水、涌水進行封堵，規(guī)避了隧洞涌水安全與進度風(fēng)險。我們?nèi)娓倪M供排風(fēng)系統(tǒng)，洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境得到很大改善。通過實施一系列組合措施，我?guī)ьI(lǐng)團隊相繼攻克了具有“三高兩強一長”特點的復(fù)雜地質(zhì)難題，即高圍巖強度、高石英含量、高溫濕、強巖爆、強涌水、長距離獨頭施工，保證了工程安全順利推進。

　　技術(shù)創(chuàng)新就是我們手里無堅不摧的“金剛鉆”。我常鼓勵團隊進行技術(shù)創(chuàng)新，結(jié)合現(xiàn)場施工情況，優(yōu)化施工組織及技術(shù)方案，并多次邀請院士和隧道專家前來指導(dǎo)，工程的順利貫通，還凝集了國內(nèi)隧道各方專家的智慧結(jié)晶。

　　不久前，引漢濟渭實現(xiàn)一期供水。11年的堅守，終于等到了這一歷史時刻。我會繼續(xù)努力當好“穿針引線”者，在工程一線培養(yǎng)更多隧道施工技術(shù)人才。

　　數(shù)字賦能 讓水流越來越智慧

　　講述人：陜西省引漢濟渭工程建設(shè)有限公司信息調(diào)度中心主任 王智陽

　　引漢濟渭工程建筑物類型多，建設(shè)周期長，聯(lián)動配合協(xié)調(diào)難度大，工程綜合難度世界罕見。利用先進信息技術(shù)實現(xiàn)科學(xué)精準調(diào)度，是保證工程安全運行的基本前提，也是工程難點之一。

　　調(diào)度運行需要多業(yè)務(wù)協(xié)同。我們在深入分析研究后，決定采用“控制專網(wǎng)、業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)、業(yè)務(wù)外網(wǎng)”三張網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，兼顧調(diào)度安全和方便數(shù)據(jù)共享，對于偏遠位置的遙測站及不便布線的地方，融合使用北斗衛(wèi)星通信和無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，做到數(shù)據(jù)傳輸無死角。為此，引漢濟渭工程在秦嶺隧洞中敷設(shè)了325公里雙鏈路主備式96芯大對數(shù)通信海纜，為智能調(diào)度平臺傳輸海量數(shù)據(jù)。

　　秦嶺輸水隧洞洞長98.3千米，具有距離長、洞內(nèi)潮濕、地質(zhì)條件復(fù)雜等特點，在超長隧洞中敷設(shè)海纜沒有先例可循，我?guī)ьI(lǐng)團隊深入隧洞施工現(xiàn)場作業(yè)面，結(jié)合工程實際研究制定海纜分盤、運輸、施工方案。

　　面對傳統(tǒng)水利行業(yè)向信息化、數(shù)字化、智慧化的轉(zhuǎn)變，我們?nèi)绾我詷I(yè)務(wù)需求為牽引，打造一套可以立體感知、全域覆蓋、多維可視、模擬推演的數(shù)字孿生工程？我們結(jié)合引漢濟渭自身調(diào)度運行需求，借鑒學(xué)習(xí)國內(nèi)先進水利行業(yè)調(diào)度運行管理模式和信息化建設(shè)經(jīng)驗，歷經(jīng)四年夜以繼日的不懈奮戰(zhàn)，終于搭建起引漢濟渭工程調(diào)度運行數(shù)字孿生管理平臺，實現(xiàn)了工程統(tǒng)一調(diào)度、兩級管理、三級控制的數(shù)字化運行管理新模式。

　　此外，引漢濟渭數(shù)字孿生調(diào)度運行平臺還集成了水情自動測報系統(tǒng)、安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)、水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)等，全方位貫通雨情、水情、險情、災(zāi)情“四情”防御，落實預(yù)報、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案“四預(yù)”措施。同時搭載及配置調(diào)度模型、水力模擬調(diào)控模型，對工程全線調(diào)水過程模擬仿真，分析研判過程中流量、流速、水位、水質(zhì)等關(guān)鍵參數(shù)，為精準調(diào)度、應(yīng)急調(diào)度的方案編制和指令生成提供決策支持。

　　水質(zhì)安全是引漢濟渭工程的生命線。為此，我們依據(jù)國家相關(guān)標準規(guī)范，制定了詳細的水質(zhì)監(jiān)測方案，除引漢濟渭水質(zhì)檢測實驗室定期人工采樣外，還在引漢濟渭三河口水庫、黃金峽水庫和秦嶺隧洞出口建設(shè)三處水質(zhì)自動監(jiān)測站，層層把關(guān)。自動監(jiān)測站就像忠誠的“哨兵”一樣，365天、24小時不間斷在線監(jiān)測水質(zhì)變化。我每天早上醒來第一件事就是查看水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，確保水質(zhì)達標。

　　工程通水以來，平臺運行良好，初步達成建設(shè)目標。可以預(yù)見，未來在數(shù)字技術(shù)賦能下，平臺將為保障工程安全、充分發(fā)揮工程效益發(fā)揮更大作用。

　　項目團隊：光明日報記者 張勝、陳晨、李潔、張哲浩、王斯敏

　　《光明日報》（2023年09月04日 07版）