本站訊?作為南水北調(diào)后續(xù)工程首個(gè)重大開工項(xiàng)目，引江補(bǔ)漢工程不僅是加快構(gòu)建國(guó)家水網(wǎng)主骨架和大動(dòng)脈的標(biāo)志性工程，更是我國(guó)水利工程領(lǐng)域科技創(chuàng)新的“試驗(yàn)田”。工程設(shè)計(jì)伊始，就把科技創(chuàng)新基因融入工程建設(shè)之中，致力于打造現(xiàn)代化水利工程標(biāo)桿。

從地下隧洞“大型機(jī)械配套”的機(jī)械化突破，到數(shù)字孿生技術(shù)的全流程應(yīng)用，從智能機(jī)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(bǔ)漢工程建設(shè)安全高效，而且充分展現(xiàn)了我國(guó)在大型水利工程建設(shè)中的科技實(shí)力與創(chuàng)新智慧。

智能建造引領(lǐng)隧洞掘進(jìn)

中國(guó)南水北調(diào)集團(tuán)江漢水網(wǎng)公司大力推進(jìn)“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人、智能化無(wú)人”應(yīng)用，鉆爆法施工全面采用大型機(jī)械配套作業(yè)，TBM法施工采用“1234”TBM集群安全高效掘進(jìn)，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(jī)械化、自動(dòng)化、智能化”管理，在工程全線建設(shè)綜合加工廠、混凝土拌合站、工地試驗(yàn)室等，有效保障工程質(zhì)量。

走進(jìn)智能綜合加工廠，設(shè)備擺放井然有序，全部由可編程計(jì)算機(jī)精準(zhǔn)控制。操作人員在電腦上設(shè)置好參數(shù)，鋼材下料、剪切、彎曲、焊接等多項(xiàng)工序無(wú)縫自動(dòng)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(shí)現(xiàn)了批量化精準(zhǔn)加工生產(chǎn)。

在智能混凝土拌合站，可根據(jù)BIM模型，自動(dòng)計(jì)算每一倉(cāng)混凝土的詳細(xì)用量，并將配合比和方量任務(wù)發(fā)送至拌合站信息化系統(tǒng)，拌合站根據(jù)任務(wù)詳情進(jìn)行自動(dòng)取料、物料輸送、拌制、分發(fā)運(yùn)輸任務(wù)、出料，實(shí)現(xiàn)混凝土全過程自動(dòng)化、信息化、可視化流轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)混凝土構(gòu)件智能化管理。

質(zhì)量檢測(cè)項(xiàng)目試驗(yàn)室配套EMD自動(dòng)采集軟件的智慧管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了力學(xué)設(shè)備試驗(yàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)上傳、自動(dòng)計(jì)算，并生成標(biāo)準(zhǔn)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(tái)賬功能，便于歷史數(shù)據(jù)查閱，極大提高了試驗(yàn)檢測(cè)效率。

自引江補(bǔ)漢工程開工以來，復(fù)雜地質(zhì)條件成為制約工程推進(jìn)的關(guān)鍵因素。面對(duì)“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(dòng)機(jī)制，助推引江補(bǔ)漢工程智慧工地建設(shè)。

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

在引江補(bǔ)漢工程現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)字孿生智能建造中心，大屏幕上實(shí)時(shí)呈現(xiàn)著工程施工的各個(gè)環(huán)節(jié)，能夠精準(zhǔn)掌握每一刻的施工人數(shù)，進(jìn)出隧洞人員信息一目了然。通過屏幕不僅可以知曉物料運(yùn)輸?shù)拿恳粋€(gè)動(dòng)態(tài)，還可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)隧洞掘進(jìn)，并及時(shí)預(yù)報(bào)預(yù)警，真正實(shí)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(yù)報(bào)信息，預(yù)測(cè)隧洞前方地質(zhì)情況，自動(dòng)推薦不良地質(zhì)處置方案，幫助管理者做出更加科學(xué)合理的決策。

數(shù)字孿生技術(shù)讓每一個(gè)人都擁有了洞悉全局的智慧之眼，為引江補(bǔ)漢工程建設(shè)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(bǔ)漢工程是水利部數(shù)字孿生先行先試唯一一個(gè)全生命期試點(diǎn)工程，2024年，引江補(bǔ)漢工程“面向數(shù)字化交付的工程建設(shè)管理系統(tǒng)”成功入選水利部數(shù)字孿生建設(shè)典型案例。

預(yù)報(bào)先行護(hù)航安全施工

引江補(bǔ)漢工程?？刀稳L(zhǎng)59.45公里，是全線最為復(fù)雜，擁有全線唯一一條活動(dòng)斷裂帶“通城河斷裂”，同時(shí)兼具埋深大、巖性復(fù)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(diǎn)。

為破解不良地質(zhì)條件下工程建設(shè)難題，筑牢工程安全根基，江漢水網(wǎng)公司從初始即重視運(yùn)用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)，提前探測(cè)地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，在有序高效、保質(zhì)保量推進(jìn)隧洞工程建設(shè)的同時(shí)，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(yù)報(bào)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(cè)方法，江漢水網(wǎng)公司建立了“物探-鉆探”綜合應(yīng)用的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)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(dá)法”三級(jí)探測(cè)模式；在TBM段，創(chuàng)新采用“地震波法+激發(fā)極化法”組合探測(cè)模式，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)、中、短距遞進(jìn)式掃描。

這種“全距掃描-重點(diǎn)成像-靶向驗(yàn)證”的技術(shù)矩陣，可以使地質(zhì)預(yù)報(bào)成果準(zhǔn)確率近乎100%。開挖印證結(jié)果表明，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)成果與施工現(xiàn)場(chǎng)掌子面實(shí)際開挖揭露的圍巖地質(zhì)條件基本吻合。

在工程實(shí)踐中，江漢水網(wǎng)公司創(chuàng)新實(shí)施“三級(jí)防控”機(jī)制：設(shè)計(jì)階段通過BIM建模預(yù)演地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，施工階段實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)圍巖應(yīng)力，專項(xiàng)檢測(cè)階段配置綜合探測(cè)模式掃描。技術(shù)體系與工程管理的深度融合，催生出“預(yù)報(bào)-預(yù)警-預(yù)控”的全周期防控鏈條。數(shù)據(jù)顯示，?？刀卫塾?jì)開展295輪次地質(zhì)預(yù)報(bào)，覆蓋里程達(dá)8019米，成功規(guī)避潛在地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)20余次。

精準(zhǔn)預(yù)控賦能斷層治理

引江補(bǔ)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(yù)測(cè)共有122個(gè)洞段存在涌水風(fēng)險(xiǎn)，累計(jì)洞長(zhǎng)10.69公里，嚴(yán)重威脅著施工安全和工程進(jìn)度。

為了規(guī)避地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，江漢水網(wǎng)公司借鑒國(guó)內(nèi)外工程經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量、工期等多方面的限制和考慮，針對(duì)性地選擇百峰斷層、榨溪溝斷層、陽(yáng)日九道斷裂等8條斷層進(jìn)行地表復(fù)合定向鉆超前灌漿處理，處理斷層寬度總計(jì)達(dá)2016米。

這是一項(xiàng)復(fù)雜而艱巨的任務(wù)。地表復(fù)合定向鉆超前灌漿，通過多個(gè)支孔對(duì)涌水突泥風(fēng)險(xiǎn)洞段進(jìn)行高壓劈裂或滲透灌漿，加固洞周巖體，增強(qiáng)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(shí)，不占用隧洞開挖的直線工期，避免TBM掌子面施工場(chǎng)地受限和鉆孔灌漿時(shí)的施工風(fēng)險(xiǎn)。

這一技術(shù)的難點(diǎn)在于隧洞埋深大，鉆孔軌跡需精準(zhǔn)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(jìn)進(jìn)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(yàn)區(qū)，將工程“重難點(diǎn)”轉(zhuǎn)化為科研“試驗(yàn)田”。

通過現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)，進(jìn)一步研究探索提高灌漿工效。利用限制注入率、逐級(jí)升壓等實(shí)現(xiàn)定量控制灌漿。目前，引江補(bǔ)漢工程百峰斷層、黃化斷層地表復(fù)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(shí)基礎(chǔ)。

科技賦能大國(guó)重器，智慧書寫治水新篇。下一步，中國(guó)南水北調(diào)集團(tuán)將在科技賦能工程建設(shè)的“試驗(yàn)田”中持續(xù)深耕，全力推進(jìn)“安全、精品、綠色、智慧、陽(yáng)光”引江補(bǔ)漢工程建設(shè)，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(guó)家水網(wǎng)貢獻(xiàn)更多力量。