地球知識局

文字 | 杔格

校稿 | 中國南水北調 編輯 | 澄澈

這是世界最大的水利樞紐工程——長江三峽水利樞紐工程。

世界移民最多、工作最為艱巨的水利建設工程▼

這是亞洲最大的人工淡水湖——丹江口水庫。

南水北調中線工程水源地▼

這兩座超級工程之間，隔著重重大山。

如果有一天，突然有個人對你說：“修條超級水管，把它倆連起來吧。”你大概率會覺得他瘋了。

可能很多人不知道的是，這樣一件看似極為“瘋狂”的事情，事實上正在進行著。

這就是南水北調中線后續工程——引江補漢工程。直到今天——2025年7月7日，已經足足開工三周年了！

三年前的今天

引江補漢工程開工動員大會分會場現場▼

中國人為什么要花費如此代價進行這么一項“超級工程”，又會用到什么工具鑿穿這重重大山？

這是中國在建長距離有壓引調水隧洞中

單洞長度最長、洞徑最大、綜合難度最高的工程項目之一▼

靠什么？挖開深山！

為什么要建設引江補漢工程？答案也很簡單，就是要增加南水北調中線工程北調水量，應對北方受水區用水需求進一步增長、供水穩定性進一步提高等新要求，同時增強漢江枯水年份水資源調配能力、緩解漢江流域用水壓力。

北方太缺水了，僅靠東線、中線工程本身遠遠不夠

引江補漢工程可實現南北兩利，漢江水量也得到補充▼

引江補漢工程，也是南水北調后續工程首個開工重大項目，連通三峽水庫和丹江口水庫兩大戰略水源地，起到連通長江、漢江流域與華北地區，優化國家水網布局，加快構建國家水網主骨架和大動脈的重要作用。

這條地下輸水線以三峽水庫為起點

過斷層、穿群山、越河流▼

引江補漢工程輸水總干線全長194.7公里，其中隧洞就長達194.19公里、隧洞內徑更是達到10.2米。相當于說，整個引江補漢工程幾乎都是在“山肚子里”開出來的一條路，而這條路的直徑相當于城市電線桿的長度。

挽起長江和漢江、連通三峽工程和南水北調工程

隧洞比達到了驚人的99.7%▼

想要完成這一壯舉，離不開一件極其強大的工程利器——TBM。畢竟引江補漢工程輸水總干線采用“鉆爆法+TBM法”組合施工方案，其中鉆爆法施工洞段總長約71公里（占比36%），而TBM法施工洞段則長達約124公里（占比64%）。

“TBM”一詞，對普通人而言或許陌生，但對稍微接觸過工程的人而言極為熟悉，甚至人們還經常把它和盾構機搞混，實際上它倆的適用場景完全不同，只是外觀看著比較相似。

本質上，TBM和盾構機都是隧道掘進機。在中國，將用于軟土地層的隧道掘進機稱為盾構機，比如南水北調中線總干渠的穿黃工程，用到的就是盾構機。

2007年7月8日，穿黃工程盾構始發▼

工程使命結束之后的盾構機或TBM，去向各異。或拆解回收，或就地掩埋，或展出。南水北調中線總干渠穿黃工程所使用的“黃河號”盾構機，其最終命運是完整保留了下來。

2021年6月18日

中線穿黃“黃河號”盾構機亮相焦作市南水北調天河公園

將作為南水北調工程建設的重要歷史見證供游人參觀▼

而用于巖石地層的隧道掘進機簡稱為TBM，引江補漢工程用到的就是TBM。當然部分現代設備兼具二者特點，比如雙模式TBM，可適應軟土與硬巖交替地層。

TBM，在中國特指全斷面硬巖隧道掘進機，這是一種專門用于在硬巖地層中進行隧道掘進的大型機械設備，它的工作內容基本和穿山甲在地下打洞類似。

兩者之間看似相似，實際情況差異極大▼

然而，它的工作原理遠比穿山甲打洞復雜得多，僅是零件就由刀盤、主驅動系統、盾體、推進系統、管片拼裝機、出渣系統以及配套設備等組成。

“裝備”太多了，以“江漢領航號”為例▼

刀盤可以說是TBM的“門面”，也是人們平時在新聞中接觸到TBM的“第一印象”。TBM的刀盤就像一個巨大的齒輪，上面布滿了鋒利的刀具，當刀盤高速旋轉時，刀具就像一把把利刃，將前方的巖石一點點破碎。

破碎后的巖石，通過皮帶輸送機等出渣設備，被源源不斷地運出隧洞。而TBM的護盾則像一個堅固的鎧甲，在掘進過程中保護著機器內部的設備和工作人員。同時，支護系統會及時對隧洞壁進行支護，確保隧洞的穩定。

“轉”→“掘”→“破”→“清”，實現循環

以“江漢平安號”為例▼

幾臺TBM？10臺！

一臺TBM造價極高，在世界上的諸多“超級工程”中，往往一項工程只有1臺進行參與，個別項目會有2~4臺同時參與，但總之數量往往不會超過兩位數。

引江補漢工程有幾臺TBM參與呢？答案是10臺！這是中國在建一次性投入超大直徑TBM施工最多的隧洞，10臺TBM的直徑均為12米級。

值得一提的是，現在已經是引江補漢工程開工的第三個年頭了，目前已下線了7臺TBM，還有3臺仍在建造中。這也側面反映了這項工程的復雜性，畢竟這可是一項預計耗時長達9年的“超級工程”。

就連TBM進場，先期工作也要花費一定時間▼

引江補漢工程，各個區段工程情況并不一致，所以采用的TBM也并非是同一種類型，而是多種多樣。就以這下線的7臺為例，敞開式2臺、雙護盾式1臺、單護盾式3臺、雙模式1臺。

中鐵裝備、鐵建重工是制造主力▼

一項“超級工程”的誕生過程中，它的使用工具往往會破各種記錄，何況這又是一項使用了10臺TBM的工程。

“江漢先鋒號”，是目前國內引水隧洞項目中使用的最大直徑單護盾硬巖掘進機。

“江漢先鋒號”也是引江補漢工程首臺下線的TBM▼

“江漢領航號”，是目前國內水利工程中直徑最大的敞開式硬巖掘進機。

為應對各種復雜地質條件

如巖爆危害、斷層破碎帶等

“江漢領航號”對關鍵部件均做了特別針對性設計▼

“江漢平安號”，是目前國內引水隧道項目中直徑最大、功能最全的雙護盾硬巖掘進機。

“江漢平安號”運輸過程▼

“江漢龍安號”，是引江補漢工程全線唯一一臺雙模式硬巖掘進機，也是目前國產掘進里程最長的雙模式硬巖掘進機。

“江漢龍安號”，同時對抗軟巖和硬巖

圖為正處于盾尾翻身狀態▼

在外界眼中，很多人對TBM都有誤解，誤認為這只是一個巨型的“挖掘機”，建造難度不算太大，建造后只要把這個龐然大物拉到洞口，后續就是無腦“挖挖挖”了。

但事實上，建造TBM是一項高科技工程，尤其是引江補漢工程的TBM。引江補漢工程沿線地質條件極為復雜，輸水線路穿越73條主要大規模斷裂（層），包括7條區域性深大斷裂和66條大型斷層，面臨著千米深埋、超硬巖掘進、高外水壓力、有害氣體、突泥涌水等難題，這些難題在建造以及后續使用TBM都需要考慮。

畢竟要穿越層層大山

先期地質勘察選線就已困難重重▼

在“江漢先鋒號”上，設備搭載了綜合地質預報系統、刀具磨損及狀態監測系統、護盾卡機預警及評估系統等，能夠有效應對沿線埋深大、軟巖大變形等復雜地質條件。

該設備還創新性地突破了同步推拼技術

可實現隧洞掘進和管片拼裝同步進行

施工效率可提升20%至40%▼

在“江漢領航號”上，對于超硬巖掘進，刀盤刀具采用螺旋線布置、超小刀間距、雙箱型結構刀盤等優化設計，提高破巖效率，同時增加刀盤刀具狀態監測、振動在線監測功能。

“江漢領航號”刀盤及中心塊運輸狀態▼

在“江漢平安號”上，TBM搭載了激發極化法超前地質探測、卡機預警、刀具狀態檢測系統以及首創的常態超前鉆機系統，可應對大埋深圍巖應力大、超硬巖、巖爆、高外水壓力等復雜地質條件。

“江漢平安號”掘進始發▼

同時，“江漢平安號”設計團隊自主研制了“TBM-SMART”智能掘進系統。這一“智慧大腦”，能夠自動評估圍巖地質狀況，精準優化設置掘進參數，保障掘進安全高效，為工程建設提供了重要的裝備支撐。

“江漢平安號”掘進始發▼

在“江漢龍安號”上，針對軟巖變形、斷層破碎帶與超硬巖交替出現的地質特征，它可以在土壓平衡與單護盾模式間靈活切換。這個獨特的雙模式設計，是整個設備的核心。

“江漢龍安號”刀盤中心塊順利下高速 ▼

土壓平衡模式通過動態控制土艙壓力穩定掌子面，有效應對涌水突泥風險；單護盾模式則憑借高剛度結構實現硬巖高效破巖掘進。

盾體采用倒臺階型設計，結合刀盤擴挖設計

在保證轉彎、減震性能的同時，最大限度降低卡機風險▼

TBM，掘進到什么情況了？

預計工期9年，3年已經悄然過去，引江補漢工程的TBM，已經掘進到什么狀態了？

“江漢先鋒號”在洞內掘進▼

目前引江補漢工程的TBM已下線7臺，服役中的有5臺。5臺的各項工程進展數據及狀態，在引江補漢工程內部的TBM集中管理系統中，可以實時查詢。

這套信息集成系統十分強大

指揮部可以第一時間掌握前線數據及最新動態▼

截至2025年7月6日，引江補漢工程主隧洞掘進已超過8.3公里，沿線施工支洞掘進總計超過25.2公里。

“江漢新石器號”TBM操作手正在工作▼

引江補漢工程，只是中國國家水網建設“萬里長征”的一小步。在這一過程中，TBM技術的應用也推動了高端裝備制造業的發展，提升了自主研發能力和技術水平，為國家水網建設提供更先進的設備和技術支持。

“江漢開拓號”管片成型隧洞▼

在引江補漢工程建設中，從TBM設備選型、復雜地質應對技術，到施工組織管理模式，都為后續國家水網建設項目提供了寶貴經驗借鑒。

“江漢開拓號”TBM管片成型隧洞▼

未來，在國家水網的持續完善過程中，這些經驗和技術將發揮重要作用，助力打造更安全、高效、智能的國家水網體系。

引江補漢工程的一項項重大進步

極大可能會在未來繼續發揮重要作用▼

【致謝】7月7日，南水北調后續工程首個開工項目中線引江補漢工程已正式開工三周年。值此特殊之日，中國南水北調集團新聞宣傳中心、中國南水北調集團江漢水網公司與“地球知識局”攜手精心打磨推出力作，深度解讀引江補漢工程建設過程中的重大利器——TBM，感謝“地球知識局”對本文的大力支持！

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