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2月22日上午

隨著隧道硬巖掘進(jìn)機(jī)刀盤破巖而出

由中國(guó)中鐵隧道局承建的

引漢濟(jì)渭秦嶺輸水隧洞

實(shí)現(xiàn)全線貫通

年內(nèi)可先期向西安供水

漢水穿越秦嶺潤(rùn)澤秦川大地

的美好愿景指日可待

秦嶺輸水隧洞是引漢濟(jì)渭工程的關(guān)鍵控制性工程，亦是人類從底部橫穿秦嶺的首次嘗試。隧洞全長(zhǎng)98.3千米，最大埋深2012米，設(shè)計(jì)流量70立方米每秒，縱坡1/2500。秦嶺輸水隧洞穿越地區(qū)地質(zhì)條件極其復(fù)雜，常年溫度超過40℃，相對(duì)濕度高達(dá)90%，各類地質(zhì)災(zāi)害綜合疊加發(fā)生，眾多院士、專家評(píng)價(jià)為“綜合施工難度世界罕見”。

秦嶺輸水隧洞有多難？

中鐵隧道局承建的秦嶺輸水隧洞嶺南TBM掘進(jìn)段具有“三高兩強(qiáng)一長(zhǎng)”的突出特點(diǎn)，即高圍巖強(qiáng)度、高石英含量、高溫濕、強(qiáng)巖爆、強(qiáng)涌水、長(zhǎng)距離獨(dú)頭施工，是引漢濟(jì)渭工程全線巖爆最多、巖石強(qiáng)度最高、施工難度最大的一段“硬骨頭”。

秦嶺輸水隧洞嶺南TBM掘進(jìn)段位于陜西省寧陜縣的大山深處，施工內(nèi)容包括長(zhǎng)18.27公里的主洞和5.82公里的4號(hào)支洞，最大埋深達(dá)2012米。其中，主洞采用一臺(tái)直徑8.02米的敞開式硬巖掘進(jìn)機(jī)（TBM）施工，連續(xù)皮帶機(jī)出渣。為解決TBM長(zhǎng)距離出渣、通風(fēng)及TBM第二掘進(jìn)段運(yùn)輸問題，中鐵隧道局采用“TBM+鉆爆法”結(jié)合施工，修建四號(hào)支洞斜井為TBM檢修洞與主洞鉆爆接應(yīng)段施工打開工作面。

從開工建設(shè)到貫通，秦嶺隧洞嶺南TBM掘進(jìn)段始終在強(qiáng)巖爆、高硬巖、突涌水、高溫濕等極端復(fù)雜地質(zhì)交織的艱難環(huán)境中推進(jìn)。

巖爆時(shí)有發(fā)生

秦嶺隧洞埋深1300～2012米，地應(yīng)力超過60兆帕，巖爆段占施工總長(zhǎng)度的70%。掘進(jìn)過程中，嶺南TBM掘進(jìn)段共發(fā)生巖爆段落2056段，影響段落長(zhǎng)度8586.8米，其中強(qiáng)巖爆4973.9米。巖爆崩落彈射石塊威脅作業(yè)人員安全、砸壞機(jī)械設(shè)備和支護(hù)體系，作業(yè)人員不得不頭戴鋼盔、身穿防彈衣，冒著生命危險(xiǎn)清理巖爆飛石。

為了應(yīng)對(duì)巖爆，建設(shè)者需要頭戴鋼盔、身穿防彈衣

以石英巖、花崗巖、閃長(zhǎng)巖為主的地層是TBM掘進(jìn)的“天敵”，巖石平均抗壓強(qiáng)度達(dá)194兆帕，最高達(dá)317兆帕，石英含量超過65%。巖石強(qiáng)度高、耐磨值大，刀具消耗量達(dá)到0.7把/米，掘進(jìn)速度極低、刀具消耗量極大是影響TBM快速掘進(jìn)的核心問題。

突發(fā)涌水、更換破損刀具

自TBM試掘進(jìn)以來，隧洞先后發(fā)生9次較大集中涌水，尤其是2016年2月28日掌子面突涌水，單點(diǎn)單次涌水量超過20000m3/d，已掘進(jìn)段涌水量最高達(dá)46000 m3/d，達(dá)到標(biāo)段設(shè)計(jì)最大涌水量3.76倍，中鐵隧道局組織千人搶險(xiǎn)突擊隊(duì)，歷時(shí)75天才成功脫險(xiǎn)。

引漢濟(jì)渭有多重要？

自上世紀(jì)八九十年代以來，受氣候變化、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長(zhǎng)等綜合因素作用，關(guān)中城市群飽受“水荒”折磨。陜西地跨黃河長(zhǎng)江兩大流域，但水資源分布極不均衡。秦嶺以南屬長(zhǎng)江流域，水源豐盈，占全省總量71%的水資源；秦嶺以北屬黃河流域，沿線城市、工廠、人口密集，卻僅占全省總量29%的水資源，水資源短缺的矛盾成為制約陜西省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要因素。

引漢濟(jì)渭工程是“十三五”期間國(guó)務(wù)院要求加快推進(jìn)建設(shè)的172項(xiàng)重大水利工程中的十大標(biāo)志性工程之一，也是陜西省有史以來最大的跨流域調(diào)水工程，將陜南漢江流域的水資源引入關(guān)中地區(qū)，被譽(yù)為陜西版南水北調(diào)工程。工程在解決近期關(guān)中缺水問題的同時(shí)，也將是近、中期解決陜北能源化工基地用水需求的重要前提，是實(shí)現(xiàn)全省水資源優(yōu)化配置的關(guān)鍵性工程。

引漢濟(jì)渭跨越黃河、長(zhǎng)江兩大流域，橫穿秦嶺，分為調(diào)水和輸配水兩大部分。調(diào)水工程由黃金峽水利樞紐、三河口水利樞紐和秦嶺輸水隧洞三部分組成。輸配水工程由黃池溝配水樞紐、輸水南北干線及23條支線組成。其中，秦嶺輸水隧洞打破中國(guó)南北地理分界線的阻隔，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)江與黃河“牽手”。

引漢濟(jì)渭三河口水利樞紐

引漢濟(jì)渭工程建成后，每年將有約15億立方米的漢江水通過秦嶺輸水隧洞源源不斷輸入陜西關(guān)中地區(qū)，可滿足西安、咸陽(yáng)、渭南、楊凌4個(gè)重點(diǎn)城市，西咸新區(qū)的5個(gè)新城，興平、武功、三原等11個(gè)縣級(jí)城市及渭北工業(yè)區(qū)的用水需要，為1411萬人提供生產(chǎn)生活用水。

中鐵隧道局為什么行？

中國(guó)工程院院士王思敬在秦嶺輸水隧洞TBM掌子面調(diào)研時(shí)感嘆：“秦嶺輸水隧洞工程在超長(zhǎng)隧洞中掘進(jìn)，遇到硬巖，巖爆，涌水災(zāi)害的一種，都是天大的困難，這多種地質(zhì)的疊加，難度國(guó)內(nèi)罕見，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出歐洲阿爾卑斯山，工程建成后會(huì)讓世界重新認(rèn)識(shí)秦嶺的地質(zhì)構(gòu)造”。

引漢濟(jì)渭秦嶺輸水隧洞建設(shè)歷時(shí)13年，中鐵隧道局直面極端地質(zhì)環(huán)境的挑戰(zhàn)，推動(dòng)中國(guó)長(zhǎng)大TBM隧道施工技術(shù)邁上了新的臺(tái)階，也讓行業(yè)重新認(rèn)識(shí)了中鐵隧道局的專業(yè)實(shí)力。

施工中報(bào)廢的TBM刀圈

中鐵隧道局引漢濟(jì)渭秦嶺輸水隧洞嶺南段項(xiàng)目部以TBM設(shè)備管理為龍頭，開展極端地質(zhì)條件下的掘進(jìn)技術(shù)攻關(guān)，在TBM設(shè)備及刀具選型、改良，巖爆治理，隧洞長(zhǎng)距離出渣、運(yùn)輸、通風(fēng)，長(zhǎng)距離超硬巖地層掘進(jìn)，涌水治理，山區(qū)復(fù)雜地形長(zhǎng)距離測(cè)量精度控制等方面累積了一系列成功經(jīng)驗(yàn)。

項(xiàng)目部獲得發(fā)明專利3項(xiàng)，實(shí)用新型專利2項(xiàng)，編寫完成了多項(xiàng)工法，其中《引漢濟(jì)渭隧洞施工巖爆預(yù)警與防治》成果獲“第十二屆中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)（科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)）一等獎(jiǎng)，《高磨蝕深埋地層刀具磨損研究》獲國(guó)鐵集團(tuán)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，同時(shí)還榮獲 “全國(guó)青年文明號(hào)”等多項(xiàng)榮譽(yù)。

自上世紀(jì)90年代在國(guó)內(nèi)首次引入硬巖掘進(jìn)機(jī)（TBM）修建西康鐵路秦嶺隧道開始，中鐵隧道局引領(lǐng)了中國(guó)隧道施工技術(shù)進(jìn)入了盾構(gòu)/TBM時(shí)代，TBM廣泛應(yīng)用于用于大型引水工程、穿山隧道、煤礦深層巷道等長(zhǎng)大隧(巷)道施工中。尤其是在水工隧洞方面，中鐵隧道局在遼寧大伙房輸水隧洞、青海引大濟(jì)湟工程、吉林引松供水工程、甘肅引洮供水工程、陜西引紅濟(jì)石工程、內(nèi)蒙古引綽濟(jì)遼工程、珠三角水資源配置工程、滇中引水等重難點(diǎn)水工隧洞項(xiàng)目建設(shè)過程中承擔(dān)了多個(gè)急難險(xiǎn)重標(biāo)段的施工任務(wù)，創(chuàng)造并保持著月掘進(jìn)1868米的世界紀(jì)錄、單日掘進(jìn)101.12米的全國(guó)紀(jì)錄，為區(qū)域水資源均衡供應(yīng)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、民生福祉改善做出了重要貢獻(xiàn)。