逢山開洞、遇水架橋,崇山峻嶺之下,在一場場與複雜地質博弈的攻堅戰中,建設者們勇往直前,借助硬核裝備、科技智慧,啃下一塊塊硬骨頭,讓國家水網覆蓋越來越廣、織得越來越密。
在我國中部地區,作為國家水網主骨架和大動脈的標誌性工程,南水北調中線引江補漢工程建設最近也迎來關鍵節點,9台超大直徑硬岩掘進機同步作業,主隧洞累計掘進突破40公里,已完成總里程的五分之一。這些“鋼鐵穿山甲”如何在山體深處開路?一起去一探究竟。

引江補漢工程要在長江三峽水庫和漢江丹江口水庫之間,挖一條近200公里長的“地下走廊”。群山之下,9台掘進機正分段施工,預計在“十五五”期間基本建成,工程最難的一段,就在保康段。

總台記者 淩姝:我現在所處的位置就是引江補漢工程保康段11號平洞的洞口,我身邊這些是從隧洞裏的硬岩掘進機上更換的滾刀,單把滾刀重150多公斤,由特種合金鋼鍛造,本身堅硬無比。可在地下和岩石硬碰硬之後,刀刃崩缺、表面磨損是常態。工作人員介紹,在最難的工段,每個月需要更換的滾刀達到70把,幾乎是把硬岩掘進機上所有的滾刀換了一遍。什麼樣的地質條件,連這樣的“鐵齒鋼牙”都能被磨損?

跟隨工程車輛從引江補漢工程12號平洞駛入輸水主隧洞的深處,這條地下走廊直徑10米左右。保康段地質條件複雜,岩層破碎、地壓巨大。掘進機滾刀高速旋轉、反復碾壓,在重重阻礙中不斷向前,一天僅能掘進十幾米。

“江漢開拓號”硬岩掘進機開挖直徑12.23米,長度227米,重3600噸,這臺硬岩掘進機幾乎和隧洞岩壁嚴絲合縫。這麼大的傢夥,是怎麼進入到隧洞中的呢?

中國南水北調江漢水網公司建管二部工程處副處長 李盛:硬岩掘進機會拆解成大大小小的零部件,將零部件運送到現場。第一種叫洞外組裝,在場外整體組裝好後,進行始發。

可大山裏,未必找得到這麼大的組裝場地。如果施工場地狹小、無法在地面完成整機組裝,就只能換一種更難的辦法:把機器拆成零件運進洞。先在山肚子裏挖出一間“組裝車間”,主機在這裡拼好,先慢慢往前掘進一小段,再把後配套一節一節接上。這就是洞內組裝、洞內始發。

李盛:正在施工的9台TBM硬岩掘進機,其中有5台是洞外的整機始發,有4台是在洞內進行組裝始發。

不同於穿行在鬆軟淺埋土層的盾構機,硬岩掘進機面對的是整座堅硬的山體。巨大的圓形刀盤緩緩轉動,盤上密布的83把滾刀,一邊“公轉”、一邊“自轉”。它不靠挖掘、不靠猛砸,而是靠持續碾壓把岩石一點點“磨”碎。碎裂的岩渣落在皮帶運輸機上,源源不斷向後送出。機器尾部的機械手緊跟著上場,將重達十余噸的弧形管片精準吊裝、拼接,給裸露出來的岩壁穿上一層“鎧甲”。

它就像一台自給自足的地下造洞機器,向前挺進多少米,身後就留下多少米完整的隧洞。這也是我國自主研發的最大直徑單護盾硬岩掘進機。
淩姝:這裡是硬岩掘進機與山體作戰的最前線了,儘管岩石被碾碎但依舊非常堅硬,碎岩的強度可以達到58Mpa,相當於每平方釐米上,也就是指甲蓋的大小上承受580公斤的壓力。在硬岩密布的地下環境中,正是我們前方的主控室會幫助硬岩掘進機順利完成掘進。

除了硬碰硬的較量,還要以“智”取勝。雖然開工前已經做過地質勘測,但山體深處,硬岩、軟岩、斷層交替分佈,誰也説不準下一米會挖到什麼。主控室裏,掘進機搭載的渣片智慧識別系統、智慧輔助掘進系統、超前地質預報系統等六大智慧感知系統各司其職,隨時探測著山體深處的一舉一動。

今年,連刀頭也變“聰明”了。“江漢開拓號”給部分滾刀裝上了智慧晶片,能零距離“感知”岩層變化和滾刀磨損。

中鐵十二局引江補漢工程土建6標TBM負責人 張志強:以前我們測量刀具,都是用量尺,然後人工爬到40攝氏度、空間狹小的刀盤背後去挨個測量,一共要測83把。現在有了智慧滾刀以後,工作效率提高了一倍以上。

淩姝:如果説硬岩掘進機是引江補漢工程的“鋼鐵身軀”,那麼數字孿生就是引江補漢工程的“智慧大腦”。數字孿生引江補漢工程平臺,如同在數字世界同步建設運行一個“克隆工程”。在這裡,近200公里同步運行的9台硬岩掘進機可以盡收眼底。

李盛:引江補漢工程輸水隧洞已累計掘進超過40公里。作為本項目的信息中樞,數字孿生平臺能實時採集硬岩掘進機設備7大類9000余項參數,讓散佈在大山之下,相隔數十公里的9台硬岩掘進機協同作戰。明年,第10台硬岩掘進機也將進場作業,我們期待著早日實現全線貫通,讓穿越群山而來的長江活水順著這條地下通道向北奔流,潤澤千里。