探尋引江補漢工程建設

安全高效的“密碼”

中國南水北調集團

科技創新系列報道之四

引江補漢工程

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

從地下隧洞“大型機械配套”的機械化突破，到數字孿生技術的全流程應用，從智能機器人生產加工原材料，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，而且充分展現了我國在大型水利工程建設中的科技實力與創新智慧。

PART.01

智能建造引領隧洞推進

中國南水北調集團江漢水網公司大力推進“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，TBM法施工采用“1234”TBM集群安全高效掘進，提升本質安全水平。智能建造全面推廣“工廠化、專業化、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，鋼材下料、剪切、彎曲、焊接等多項工序無縫自動流轉，確保了下料精度、焊接質量，提高了生產效率，真正實現了批量化精準加工生產。

綜合加工廠內鋼拱架自動化生產線正在作業

在智能混凝土拌合站，可根據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送至拌合站信息化系統，拌合站根據任務詳情進行自動取料、物料輸送、拌制、分發運輸任務、出料，實現混凝土全過程自動化、信息化、可視化流轉，實現混凝土構件智能化管理。

引江補漢工程拌和站

質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，實現了力學設備試驗數據的自動上傳、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、橡膠止水等全參數采集，且自帶數據臺賬功能，便于歷史數據查閱，極大提高了試驗檢測效率。

自引江補漢工程開工以來，復雜地質條件成為制約工程推進的關鍵因素。面對“攔路虎”與“硬骨頭”，江漢水網公司以數字孿生為核心技術支撐，創新構建“科研-工程”雙輪驅動機制，助推引江補漢工程智慧工地建設。

具體來說，數字孿生技術能夠實時收集和分析工程現場的各種數據，如圍巖地質信息、環境信息、設備狀態等。這些數據不僅用于實時監控工程進展，還能預測可能出現的問題，給出處置建議，提前做出調整。同時，通過模擬和仿真，工程師們還可以在虛擬環境中進行各種方案的測試和優化，從而控制地災風險、提高施工效率、保障施工安全。

在引江補漢工程現場的數字孿生智能建造中心，大屏幕上實時呈現著工程施工的各個環節，能夠精準掌握每一刻的施工人數，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的每一個動態，還可以實時監測隧洞掘進，并及時預報預警，真正實現了“一屏觀全域、一網管全局”。

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

數字孿生技術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“面向數字化交付的工程建設管理系統”成功入選水利部數字孿生建設典型案例。

PART.02

預報先行護航安全施工

引江補漢工程保康段全長59.45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、斷層規模大數量多等地質特點。

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

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

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

在工程實踐中，江漢水網公司創新實施“三級防控”機制：設計階段通過BIM建模預演地質風險，施工階段實時監測圍巖應力，專項檢測階段配置綜合探測模式掃描。技術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。數據顯示，保康段累計開展295輪次地質預報，覆蓋里程達8019米，成功規避潛在地質風險20余次。

PART.03

精準預控賦能斷層治理

引江補漢工程輸水主隧洞穿越區域性深大斷裂7條，大型斷層66條，區域地下水豐富，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。

為了規避地質風險，江漢水網公司借鑒國內外工程經驗，結合技術、經濟、質量、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。且成孔穩定性差，地表灌漿和洞內掘進進度不一致，協同控制難度大。江漢水網公司依托榨溪溝地表定向鉆超前灌漿工藝試驗區，將工程“重難點”轉化為科研“試驗田”。

通過現場工藝試驗，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，中國南水北調集團將在

科技賦能工程建設的

“試驗田”中持續深耕，

全力推進

“安全、精品、綠色、智慧、陽光”

引江補漢工程建設，

為著力構建

“系統完備、安全可靠，

集約高效、綠色智能，

循環通暢、調控有序”

的國家水網貢獻更多力量。

撰稿丨李輝 瞿歌 邱悅來

責編 | 安亦揚

校核 | 陳思璐

審核 | 李東海

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