本站訊?作為南水北調(diào)后續(xù)工程首個重大開工項目，引江補漢工程不僅是加快構(gòu)建國家水網(wǎng)主骨架和大動脈的標志性工程，更是我國水利工程領(lǐng)域科技創(chuàng)新的“試驗田”。工程設計伊始，就把科技創(chuàng)新基因融入工程建設之中，致力于打造現(xiàn)代化水利工程標桿。

從地下隧洞“大型機械配套”的機械化突破，到數(shù)字孿生技術(shù)的全流程應用，從智能機器人生產(chǎn)加工原材料，到超前物探和超前鉆探的全洞段覆蓋，這些科技創(chuàng)新成果不僅確保引江補漢工程建設安全高效，而且充分展現(xiàn)了我國在大型水利工程建設中的科技實力與創(chuàng)新智慧。

智能建造引領(lǐng)隧洞掘進

中國南水北調(diào)集團江漢水網(wǎng)公司大力推進“機械化換人、自動化減人、智能化無人”應用，鉆爆法施工全面采用大型機械配套作業(yè)，TBM法施工采用“1234”TBM集群安全高效掘進，提升本質(zhì)安全水平。智能建造全面推廣“工廠化、專業(yè)化、機械化、自動化、智能化”管理，在工程全線建設綜合加工廠、混凝土拌合站、工地試驗室等，有效保障工程質(zhì)量。

走進智能綜合加工廠，設備擺放井然有序，全部由可編程計算機精準控制。操作人員在電腦上設置好參數(shù)，鋼材下料、剪切、彎曲、焊接等多項工序無縫自動流轉(zhuǎn)，確保了下料精度、焊接質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率，真正實現(xiàn)了批量化精準加工生產(chǎn)。

在智能混凝土拌合站，可根據(jù)BIM模型，自動計算每一倉混凝土的詳細用量，并將配合比和方量任務發(fā)送至拌合站信息化系統(tǒng)，拌合站根據(jù)任務詳情進行自動取料、物料輸送、拌制、分發(fā)運輸任務、出料，實現(xiàn)混凝土全過程自動化、信息化、可視化流轉(zhuǎn)，實現(xiàn)混凝土構(gòu)件智能化管理。

質(zhì)量檢測項目試驗室配套EMD自動采集軟件的智慧管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)了力學設備試驗數(shù)據(jù)的自動上傳、自動計算，并生成標準化原始記錄，該軟件覆蓋混凝土、砂漿、鋼筋及接頭、銅止水及接頭、橡膠止水等全參數(shù)采集，且自帶數(shù)據(jù)臺賬功能，便于歷史數(shù)據(jù)查閱，極大提高了試驗檢測效率。

自引江補漢工程開工以來，復雜地質(zhì)條件成為制約工程推進的關(guān)鍵因素。面對“攔路虎”與“硬骨頭”，江漢水網(wǎng)公司以數(shù)字孿生為核心技術(shù)支撐，創(chuàng)新構(gòu)建“科研-工程”雙輪驅(qū)動機制，助推引江補漢工程智慧工地建設。

具體來說，數(shù)字孿生技術(shù)能夠?qū)崟r收集和分析工程現(xiàn)場的各種數(shù)據(jù)，如圍巖地質(zhì)信息、環(huán)境信息、設備狀態(tài)等。這些數(shù)據(jù)不僅用于實時監(jiān)控工程進展，還能預測可能出現(xiàn)的問題，給出處置建議，提前做出調(diào)整。同時，通過模擬和仿真，工程師們還可以在虛擬環(huán)境中進行各種方案的測試和優(yōu)化，從而控制地災風險、提高施工效率、保障施工安全。

在引江補漢工程現(xiàn)場的數(shù)字孿生智能建造中心，大屏幕上實時呈現(xiàn)著工程施工的各個環(huán)節(jié)，能夠精準掌握每一刻的施工人數(shù)，進出隧洞人員信息一目了然。通過屏幕不僅可以知曉物料運輸?shù)拿恳粋€動態(tài)，還可以實時監(jiān)測隧洞掘進，并及時預報預警，真正實現(xiàn)了“一屏觀全域、一網(wǎng)管全局”。

此外，數(shù)字孿生技術(shù)還支持智能決策，利用地質(zhì)預報信息，預測隧洞前方地質(zhì)情況，自動推薦不良地質(zhì)處置方案，幫助管理者做出更加科學合理的決策。

數(shù)字孿生技術(shù)讓每一個人都擁有了洞悉全局的智慧之眼，為引江補漢工程建設帶來了安全保障、效率提升和成本降低等多方面的效益。引江補漢工程是水利部數(shù)字孿生先行先試唯一一個全生命期試點工程，2024年，引江補漢工程“面向數(shù)字化交付的工程建設管理系統(tǒng)”成功入選水利部數(shù)字孿生建設典型案例。

預報先行護航安全施工

引江補漢工程?？刀稳L59.45公里，是全線最為復雜，擁有全線唯一一條活動斷裂帶“通城河斷裂”，同時兼具埋深大、巖性復雜、軟巖和可溶巖分布廣、斷層規(guī)模大數(shù)量多等地質(zhì)特點。

為破解不良地質(zhì)條件下工程建設難題，筑牢工程安全根基，江漢水網(wǎng)公司從初始即重視運用超前地質(zhì)預報技術(shù)，提前探測地質(zhì)風險，在有序高效、保質(zhì)保量推進隧洞工程建設的同時，把握好安全生產(chǎn)主基調(diào)。

作為地下工程的生命線，超前地質(zhì)預報通過“CT式診斷”辨別隧洞掌子面前方地質(zhì)條件，為施工決策提供依據(jù)。不同于傳統(tǒng)單一探測方法，江漢水網(wǎng)公司建立了“物探-鉆探”綜合應用的超前地質(zhì)預報技術(shù)體系：在鉆爆段，創(chuàng)新采用“地震波法+瞬變電磁法+地質(zhì)雷達法”三級探測模式；在TBM段，創(chuàng)新采用“地震波法+激發(fā)極化法”組合探測模式，實現(xiàn)長、中、短距遞進式掃描。

這種“全距掃描-重點成像-靶向驗證”的技術(shù)矩陣，可以使地質(zhì)預報成果準確率近乎100%。開挖印證結(jié)果表明，超前地質(zhì)預報成果與施工現(xiàn)場掌子面實際開挖揭露的圍巖地質(zhì)條件基本吻合。

在工程實踐中，江漢水網(wǎng)公司創(chuàng)新實施“三級防控”機制：設計階段通過BIM建模預演地質(zhì)風險，施工階段實時監(jiān)測圍巖應力，專項檢測階段配置綜合探測模式掃描。技術(shù)體系與工程管理的深度融合，催生出“預報-預警-預控”的全周期防控鏈條。數(shù)據(jù)顯示，?？刀卫塾嬮_展295輪次地質(zhì)預報，覆蓋里程達8019米，成功規(guī)避潛在地質(zhì)風險20余次。

精準預控賦能斷層治理

引江補漢工程輸水主隧洞穿越區(qū)域性深大斷裂7條，大型斷層66條，區(qū)域地下水豐富，預測共有122個洞段存在涌水風險，累計洞長10.69公里，嚴重威脅著施工安全和工程進度。

為了規(guī)避地質(zhì)風險，江漢水網(wǎng)公司借鑒國內(nèi)外工程經(jīng)驗，結(jié)合技術(shù)、經(jīng)濟、質(zhì)量、工期等多方面的限制和考慮，針對性地選擇百峰斷層、榨溪溝斷層、陽日九道斷裂等8條斷層進行地表復合定向鉆超前灌漿處理，處理斷層寬度總計達2016米。

這是一項復雜而艱巨的任務。地表復合定向鉆超前灌漿，通過多個支孔對涌水突泥風險洞段進行高壓劈裂或滲透灌漿，加固洞周巖體，增強巖體防滲性能，防止隧洞開挖過程發(fā)生大涌水或者涌水突泥。同時，不占用隧洞開挖的直線工期，避免TBM掌子面施工場地受限和鉆孔灌漿時的施工風險。

這一技術(shù)的難點在于隧洞埋深大，鉆孔軌跡需精準穿越多層破碎帶，靶向定位難。且成孔穩(wěn)定性差，地表灌漿和洞內(nèi)掘進進度不一致，協(xié)同控制難度大。江漢水網(wǎng)公司依托榨溪溝地表定向鉆超前灌漿工藝試驗區(qū)，將工程“重難點”轉(zhuǎn)化為科研“試驗田”。

通過現(xiàn)場工藝試驗，進一步研究探索提高灌漿工效。利用限制注入率、逐級升壓等實現(xiàn)定量控制灌漿。目前，引江補漢工程百峰斷層、黃化斷層地表復合定向鉆超前灌漿工程正在緊張有序施工，將為TBM穿越不良地質(zhì)段夯實基礎。

科技賦能大國重器，智慧書寫治水新篇。下一步，中國南水北調(diào)集團將在科技賦能工程建設的“試驗田”中持續(xù)深耕，全力推進“安全、精品、綠色、智慧、陽光”引江補漢工程建設，為著力構(gòu)建“系統(tǒng)完備、安全可靠，集約高效、綠色智能，循環(huán)通暢、調(diào)控有序”的國家水網(wǎng)貢獻更多力量。