引江补汉工程出口段外景。
照 野摄
TBM管片衬砌效果。
王 劲摄
施工人员焊接预制管片钢筋笼。
王 伟摄
引江补汉工程是我国在建长距离有压引调水隧洞中单洞长度最长、洞径最大、综合难度最高的工程项目之一，这条地下输水线以三峡水库为起点，过断层、穿群山、越河流，挽起长江和汉江、连通三峡工程和南水北调工程。为解决大埋深、长线路、大洞径等难题，20多家单位和3000余名施工人员联合攻关，着力推进工程建设。日前，本报记者走近引江补汉工程团队，记录他们奋力掘进的故事。
——编 者
荆楚大地深处，机械轰鸣，一条条隧洞向前延伸。引江补汉工程建设不断刷新进度条。截至6月16日，主隧洞掘进已超过7.5千米，支洞掘进已超过24.1千米。
引江补汉工程施工区域穿越地质构造复杂的褶皱带，面临高地应力、岩爆、软岩大变形、涌水突泥等多重挑战。这条194.7公里的地下输水管线以三峡水库为起点，过断层、穿群山、越河流，抵达丹江口水库大坝下游，挽起长江和汉江，连通三峡工程和南水北调工程。工程建成后，南水北调中线多年平均调水量可从原设计的95亿立方米，提高到115.1亿立方米。
为大地做“CT”
提前摸清施工风险点
手持大锤，用力敲击嵌入洞壁的粗钢筋，形成振动波，一旁的采集站实时显示监测数据。
这几天，在引江补汉工程4标8号平洞内，长江地球物理探测（武汉）有限公司工作人员汪思源带领团队开展超前地质预报工作。
大埋深、长线路、大洞径的输水隧洞，是引江补汉工程特点。大埋深，意味着要在充满未知的地下开凿隧洞。“隧洞最大埋深1230米，埋深超过600米的洞段占36.4%。要解开大地深处的秘密，靠的就是超前地质预报。”中国南水北调集团江汉水网建设开发有限公司科技部工作人员谢颖迪介绍，工程有“三高”——高地应力、高水压、高岩石强度，“三多”——断层多、地下水多、软岩多，只有提前为大地做“CT”，摸清哪儿是风险点，才能不断优化施工方案。
航测、钻探、大地电磁……一项项技术的运用让地下面貌得以清晰呈现。去年6月，在引江补汉工程5标11号平洞，汪思源发现异常，“我们运用瞬变电磁法，探测地下裂隙处可能有线状流水的情况。”前方施工单位接到报告后，及时放缓掘进速度，并提前排水。
“要想挖，必须探。”谢颖迪介绍，超前地质预报分为长中短三种方式，比如在钻爆洞段，预报距离80—120米时采用长距离地震波法；预报距离在20—30米时则采用短距离地质雷达法，“我们已构建起超前钻探全洞段实施、超前物探全洞段覆盖、长中短多方法结合的超前地质预报模式。下一步还将组织开展TBM（全断面硬岩掘进机）超前地质预报实验研究，开展物探与钻探交叉验证，让预报数据更加精准。”
组合施工
“钢铁穿山甲”加速掘进
在引江补汉工程4标8号平洞内，超大直径硬岩掘进机“江汉先锋号”轰鸣开挖。4层楼高的刀盘飞转，密密匝匝的刀头附着其上，加力自转，两力聚合，破岩前行。
“这只‘钢铁穿山甲’体型庞大，开挖直径12.23米，整机长度约160米，重约2800吨，上万个零部件精密配合。”中铁十八局集团有限公司引江补汉工程4标项目经理部党工委书记刘文友介绍。
“钢铁穿山甲”的身姿十分灵巧。“‘江汉先锋号’能够实现掘进、排土、衬砌同步进行。”刘文友介绍，刀盘切削岩石，破碎的岩石经螺旋输送机和皮带机运出洞外。掘进一段距离后，管片拼装机从尾部取出管片，拼装成环，为隧洞“穿”上内胆。
“钢铁穿山甲”有“智慧大脑”。“江汉先锋号”施工路线经过软岩变形、断层地带，其中断层最大宽度超380米。“搭载综合地质预报、刀具磨损及状态监测等系统，硬岩掘进机不仅有了‘眼睛’，还能自己给自己‘体检’，遇到问题能及时预警。”刘文友说。
“按照测算，引江补汉工程全线一共要投入10台硬岩掘进机。”中国南水北调江汉水网公司引江补汉工程建设管理二部副主任、总工程师王东来介绍，目前“江汉先锋号”“江汉开拓号”“江汉平安号”等硬岩掘进机已经始发。
“这些硬岩掘进机各有特点。”王东来介绍，比如“江汉先锋号”是国内引水隧洞项目中使用的最大直径单护盾硬岩掘进机，开挖直径12.23米。“江汉平安号”是目前我国在建隧洞工程中直径最大、功能最齐全的双护盾硬岩掘进机之一。“江汉新石器号”是目前国内水利工程应用的最大直径敞开式硬岩掘进机。
打通这条地下输水线，靠的就是“钻爆法+TBM法”组合施工方案。王东来说，简单来说，钻爆法是科学利用炸药把隧洞炸开，TBM法是利用硬岩掘进机开挖隧洞，两者相互配合。接下来，中国南水北调集团将联合有关单位持续加强掘进机集群施工关键技术研究、智能管控系统建设，为隧洞安全掘进提供更好的技术保障。
创新工艺
提升混凝土的结构稳定性
三峡库区，土建1标排导渠施工正忙。前不久，排导渠主体结构混凝土顺利浇筑。
“排导渠长415米，为钢筋混凝土结构，建成后可为取水口建设创造干燥的施工环境。”中国南水北调江汉水网公司引江补汉工程建设管理一部工程处处长徐正陶介绍。
“混凝土的表面光滑平整如何实现？围绕提升混凝土质量这一课题，我们设置了6个控制子题、20个关键点，对钢筋施工、模板施工、混凝土浇筑等难题开展集中技术攻关。”徐正陶说。
混凝土浇筑采用大尺寸钢模板拼接，毫米级接缝也不放过。“排导渠施工采用了3米×3米钢模板，减少拼缝。对超过2毫米的接缝，再经人工打磨处理，确保表面光滑平整。”徐正陶说。
三次抹面工艺，是混凝土施工的一大创新点。徐正陶介绍，先一次抹平，采用摊铺平仓振捣一体机往返1至2遍，使混凝土表面均匀；再二次抹压，消除混凝土表面的气孔、细微裂纹等；最后进行三次抹光，采用抹刀细抹，压实收光。
要使混凝土表面光滑平整，不仅要防缝隙，还要防裂纹。“混凝土在硬化过程中，内部温度升高，外部快速冷却，内外温差会产生裂缝。”徐正陶解释，排导渠底板埋设了3层冷却水管，精准控制温度，确保了混凝土的结构稳定性。
TBM集群施工、软岩变形区域超前灌浆、超大管片生产……一项项创新技术落地。中国南水北调集团有关负责人表示，这是相关单位搭建技术创新中心平台、汇聚社会力量协同攻关的结果。
延伸阅读
引江补汉 织密水网
引江补汉工程从长江三峡库区出发，沿线由南向北依次穿越湖北省宜昌市夷陵区、襄阳市保康县、谷城县和十堰市丹江口市，把长江水引入汉江。工程主要包括输水总干线工程和汉江影响河段综合整治工程。根据初步设计报告，输水线路总长194.7公里，多年平均调水量39亿立方米，工程施工总工期108个月，工程静态总投资551.58亿元。
引江补汉工程有多个“最”，分别是我国在建长度最长的有压引调水隧洞、我国在建洞径最大的长距离引调水隧洞、我国在建引流量最大的长距离有压引调水隧洞、我国在建一次性投入超大直径硬岩掘进机施工最多的隧洞、我国在建洞挖工程量最大的引调水隧洞等。
工程建成后，将进一步打通长江向北方输水通道，增加南水北调中线一期工程调水量，大幅提高汉江流域水资源调配能力，并为引汉济渭工程实现远期调水规模创造条件。
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