攻坚克难 引得一泓清流润秦川

  近日，历经十余年建设，国家重大水利工程——引汉济渭工程成功实现先期通水。从长江最大支流汉江引来的汩汩清水，穿过近百公里的秦岭隧洞后，最终补给黄河最大支流渭河，长江、黄河两大母亲河由此在三秦大地成功“牵手”。

  在工程建设中，广大科技工作人员攻坚克难、锐意创新，破解了一系列重大技术难题，创造了多个世界第一。本期，让我们聆听其中四位科技工作人员的真情讲述。

  引汉济渭秦岭输水隧洞是人类历史上第一次从底部横穿秦岭，隧洞深埋属世界第一，全断面硬岩掘进机单机（TBM）连续掘进居世界第一，长大支洞施工难度世界罕见……一系列技术难题摆在眼前。

  面对这样复杂而庞大的工程，我带领设计团队一路向前，攻克了一个个技术难关。依托集团公司重点实验室技术平台和劳模创新工作室平台，我们成立了中国工程院院士、全国工程勘测考察设计大师领衔的技术团队，我先后主持开展了特深埋深层工程地质特性、设计施工关键技术、硬岩TBM长距离掘进、风险评估及对策和维修养护等5大类12项关键技术探讨研究，并完成了重大技术方案的科学决策。现场人员产研结合，历时11年，有效解决了4000多次岩爆、600多次突涌水、888米底板隆起和3次TBM卡机脱困等难题。

  秦岭地区岩石富存基岩裂隙水，施工中经常遇到突涌水。针对这类顽固性施工难题，我们科研攻关小组搭建了集成多地层特征的隧洞突涌水（泥）数据库，提出了基于云模型的深埋隧洞富水断层突涌水危险性等级评价方法，创新了突涌水（泥）危险性应急预警及处理技术体系。

  秦岭隧洞地质复杂，埋深大、地应力高。岩爆高风险洞段长达27千米，施工中岩爆频发。对此，我们技术团队提出了秦岭隧洞岩爆等级综合判定方法与分级标准，创建了基于微震监测大数据的人工智能岩爆预测预警技术和岩爆防治成套技术，大大降低了岩爆对人员和设备的危害。

  秦岭隧洞超长深埋、山体宽厚，埋深大于1000米的段落长达31千米，岭脊段洞线千米范围无辅助坑道条件，致使隧洞施工通风距离超长，风管布置受限、漏风率大、风阻大等问题极为突出。对此，我们采用现场测试、室内试验、数值模拟等方法开展研究，提出了隧洞施工通风12种不同方式、4种不同型式、7种不同介质等影响因素的计算方式和适用条件，构建并应用了多斜井利用自然风的施工通风模式；创立了风管、风道漏风率和摩阻系数的定量分析计算方式，实现了从经验到定量的技术突破；创建了风仓结构尺寸与通风效率耦合作用的风仓精准设计方法。

  目前，引汉济渭一期工程已建成通水，随着二期工程全面施工和三期工程设计的具体方案快速推进，我深知身上的担子依然繁重。唯有不懈努力、不停地改进革新，才能把引汉济渭工程打造成造福一方的精品工程。

  陕西缺水，全省人均水资源量仅占全国中等水准的一半，而71%的水资源分布在陕南地区，要想把陕南的水引入关中，秦岭山脉就成了最大的“拦路虎”。

  2012年11月，我调入引汉济渭项目。我们的任务是从秦岭底部打通一条隧道，将汉江水调入关中地区，再通过配水工程输送到各个水厂，满足西安、咸阳、渭南、杨凌等21个受水对象的生活及工业用水需求。

  秦岭特长输水隧洞是人类历史上首次从底部横穿秦岭，也是引汉济渭工程的关键控制性节点。我们项目部负责施工的秦岭隧洞岭北段，是全线地质最复杂、工程风险最高、实施工程技术难度最大的“卡脖子”地段。

  为驯服这条“地下长龙”，我们挑选精兵强将，组建了全断面硬岩掘进机单机（TBM）施工专业团队，配齐各类生产资源，强化科学技术攻关。其中，极高地应力下强岩爆是一项突出难题，若发生强岩爆，弹射出来的石头就像子弹一样，必须头戴钢盔、身穿防弹衣才能作业。2021年9月，发生了一次超强岩爆，一块足足有半间卧室大的石块突然崩落，场面异常惊险。为克服岩爆，我们采用HSP超前地质预报和微震监测双重手段，预测岩爆有几率发生的位置和强度，及时作出调整施工计划，做好风险预案，顺利通过了高频强岩爆和极高地应力段。我参与研制的隧洞施工岩爆预警与防治技术，获得了中国岩石力学与工程学会科学技术进步奖一等奖。

  施工过程中，还遇到了非含煤地层有害化学气体逸出、长距离通风、长距离连续掘进、长距离皮带出渣及断层破碎带掘进等多项技术难题，我带领团队不懈钻研、逐一攻克。

  科技的加持、团队的智慧，让这条“地下长龙”越来越“听话”。建设过程中，个人会使用的秦岭隧洞岭北TBM创造了同类工况下TBM硬岩施工单日掘进50.5米、单月掘进868米的最高纪录，为我国掘进机技术的应用和科研积累了宝贵经验。2022年2月22日，在地下1808米的掌子面，随着TBM刀盘缓缓冲破最后一道屏障破岩而出，这条全长98.3公里、最大埋深2012米的特长输水隧洞实现全线日，在秦岭山下的黄池沟配水站，汉江水穿越秦岭山脉，从输水隧洞口缓缓流出，那一刻，无数奋战在一线的建设者湿了眼眶。接下来，我将牢记初心和使命，带领团队继续逢山开路、遇水架桥。

  讲述人：引汉济渭秦岭隧洞岭南TBM项目经理部负责人 王琪2012年2月，我参与引汉济渭工程建设。面对全断面硬岩掘进机单机（TBM）设备的选型、组装洞室尺寸的确定、斜井方案的优化、仰拱块尺寸的确定等繁重工作，任何一个人都深感责任重大。我整日忙着“取经”求教，寻求解决方案，整一个完整的过程充满艰辛。

  2015年3月，TBM开始掘进。在近8个月时间里，掘进极为艰难，硬岩地段刀具大量磨损、软硬不均岩层情况下刀具大量异常消耗……一系列地质问题接连不断。岩石强度接近钢板不说，最可怕的是施工全套工艺流程中岩爆频繁并伴随着突涌水，加上洞内温度高达40℃，相对湿度超过90%，极易造成人员疲劳和电气元件损伤。

  面对频繁的强烈岩爆，我带领团队深入现场，从超前预测、治理措施到应急方案，每一个细节全方面分析，按照不同岩爆等级，制定了不同的作业原则，同时引进新材料新工艺，成功实现了岩爆的合理应对。面对突涌水，我们在反坡排水方案优化、新材料注浆堵水研发等方面取得突破，采取“钻孔分流+表面嵌缝+浅层封堵+深层加固”的径向注浆方法，在TBM后部对渗水、涌水进行封堵，规避了隧洞涌水安全与进度风险。我们全面改进供排风系统，洞内作业环境得到很大改善。通过实施一系列组合措施，我带领团队相继攻克了具有“三高两强一长”特点的复杂地质难题，即高围岩强度、高石英含量、高温湿、强岩爆、强涌水、长距离独头施工，保证了工程安全顺利推进。

  技术创新就是我们手里无坚不摧的“金刚钻”。我常鼓励团队进行技术创新，结合现场施工情况，优化施工组织及技术方案，并多次邀请院士和隧道专家前来指导，工程的顺利贯通，还凝集了国内隧道各方专家的智慧结晶。

  不久前，引汉济渭实现一期供水。11年的坚守，终于等到了这一历史时刻。我会继续努力当好“穿针引线”者，在工程一线培养更多隧道实施工程技术人才。

  讲述人：陕西省引汉济渭工程建设有限公司信息调度中心主任 王智阳引汉济渭工程建筑物类型多，建设周期长，联动配合协调难度大，工程综合难度世界罕见。利用先进信息技术实现科学精准调度，是保证工程安全运作的基本前提，也是工程难点之一。

  调度运行需要多业务协同。我们在深入分析研究后，决定采用“控制专网、业务内网、业务外网”三张网的网络结构，兼顾调度安全和方便数据共享，对于偏远位置的遥测站及不便布线的地方，融合使用北斗卫星通信和无线网络覆盖，做到数据传输无死角。为此，引汉济渭工程在秦岭隧洞中敷设了325公里双链路主备式96芯大对数通信海缆，为智能调度平台传输海量数据。

  秦岭输水隧洞洞长98.3千米，具有距离长、洞内潮湿、地质条件复杂等特点，在超长隧洞中敷设海缆没有先例可循，我带领团队深入隧洞施工现场作业面，结合工程实际研究制定海缆分盘、运输、施工方案。

  面对传统水利行业向信息化、数字化、智慧化的转变，我们如何以业务需求为牵引，打造一套可以立体感知、全域覆盖、多维可视、模拟推演的数字孪生工程？我们结合引汉济渭自身调度运行需求，借鉴学习国内先进水利行业调度运行管理模式和信息化建设经验，历经四年夜以继日的不懈奋战，终于搭建起引汉济渭工程调度运行数字孪生管理平台，实现了工程统一调度、两级管理、三级控制的数字化运行管理新模式。

  此外，引汉济渭数字孪生调度运行平台还集成了水情自动测报系统、安全监测自动化系统、视频监视系统、水质监测系统等，全方位贯通雨情、水情、险情、灾情“四情”防御，落实预报、预警、预演、预案“四预”措施。同时搭载及配置调度模型、水力模拟调控模型，对工程全线调水过程模拟仿真，分析研判过程中流量、流速、水位、水质等关键参数，为精准调度、应急调度的方案编制和指令生成提供决策支持。

  水质安全是引汉济渭工程的生命线。为此，我们按照国家有关标准规范，制定了详细的水质监测方案，除引汉济渭水质检测实验室定期人工采样外，还在引汉济渭三河口水库、黄金峡水库和秦岭隧洞出口建设三处水质自动监测站，层层把关。自动监测站就像忠诚的“哨兵”一样，365天、24小时不间断在线监测水质变化。我每天早上醒来第一件事就是查看水质监测数据，确保水质达标。

  工程通水以来，平台运行良好，初步达成建设目标。能预见，未来在数字技术赋能下，平台将为保障工程安全、充分的发挥工程效益发挥更大作用。