在“地質博物館”裏智能掘進（工匠絕活·我在重大工程一線）

二襯台車在開展定位工作。

劉 瑜攝

操作員在指揮隧道內作業。

劉 瑜攝

工人在進行爆破鑽孔作業。

胡苗苗攝

秦嶺腹地，雲海蒼茫。在層巒疊嶂之間，一座巨型隧道洞門如鋼鐵巨龍般昂首挺立——這便是今年4月11日貫通的新建陝西西安至湖北十堰高鐵（以下簡稱“西十高鐵”）控制性工程西嶺隧道。

作為西十高鐵穿越秦嶺山區最長的Ⅰ級高風險隧道，西嶺隧道以±1.7毫米的橫向精度、±3.1毫米的縱向精度、±5.6毫米的高程精度貫通，標誌着西十高鐵建設取得了關鍵性進展，為後續無砟軌道施工奠定了堅實基礎。

打通雙線36.115公里的Ⅰ級高風險隧道

創新應用，把岩層當“豆腐”切

西嶺隧道，位於陝西省商洛市商州區境內，地處秦嶺低中山區，是西十高鐵全線最長的Ⅰ級高風險隧道，創造了我國高鐵Ⅰ級高風險隧道的最長施工紀錄。

“西嶺隧道設計為雙洞單線隧道，雙線總長36.115公里，猶如‘地下長城’，需要採用4座斜井、20個工作面同時施工。這裏的地質條件之複雜，堪稱一座‘地質博物館’。”中鐵七局西十高鐵3標二分部總工程師何心德介紹，“隧道穿越6類圍巖、2處大型斷層、8處褶皺、5公里的軟巖大變形、10處洞身淺埋段，施工過程中，我們時刻面臨着微瓦斯溢出、岩溶、突湧水、順層坍塌等風險。”

地質條件如此複雜，如何保證施工安全和質量？項目建設團隊創新施工路徑，採用了數字化施工體系，通過BIM建模和無人機傾斜攝影技術，構建了釐米級精度的數字隧道模型；投入智能襯砌台車、焊接機器人等智能裝備，形成了全方位的機械化施工網絡。

尤其在淺埋段施工中，由於覆土薄、岩層變化頻繁且結構複雜，團隊採用配備智能壓力傳感系統的懸臂掘進機。“機械臂能即時感知岩層變化，自動調節掘進參數，不僅能將噴射混凝土超耗率降低40%，還能降低隧道坍塌風險。”何心德説，“這相當於把岩層當‘豆腐’切，在‘薄如蛋殼’的淺埋層實現‘零擾動施工’。”

複雜的地質條件也為隧道通風製造了更多難題。“西嶺隧道作為長大隧道，實現通風本就不易。”何心德指着3號斜井洞口的風機説，“經過走訪調研和考察學習，我們決定根據不同施工階段調整通風設計。”

考慮到斜井長1.6公里，斷面小，團隊選擇高效率的智能風機，配置低風阻的風袋，在通風距離大於1公里時，運行功率是普通風機的1/4，且噪聲較小，不會影響正常施工過程中大家的交流。

然而，斜井進入正洞施工後，轉變為4個掌子面，也就是開挖坑道過程中不斷向前推進的工作面。施工人員發現，若仍按原設計採用4颱風機、佈設4條風袋分別通風，通風管道會在這個斜井小斷面輔助坑道佔據過大的空間，導致施工機械設備難以通行。“那個時候，我先在隧道里仔細觀察，然後回到辦公室組織技術人員一起反覆論證措施可行性，最後採用兩台風機承擔4個掌子面的施工通風，在斜井範圍採用兩條風袋，進入正洞再一分為二，藉助流體力學理論建立模型對風量、風壓進行檢算，確保掌子面風量充足。”何心德至今記憶猶新。

這樣佈設管道，通風、通行問題都解決了。為了確保通風效果，技術人員還專門組成課題小組，研究如何保證4個掌子面的迴風，減小相互干擾，根據掌子面空氣質量自動調節風量風壓。目前，團隊關於通風方面的研究已經形成2篇技術論文，並在行業核心期刊上發表，獲得2項國家專利和1項陝西省省級工法。

創造1/256800的相對閉合差

精準監測，摸清岩層的“脾氣”

在複雜地質環境中解決掘進難題，為項目建設奠定了重要基礎，而確保這條隧道在秦嶺山脈深處實現高精度貫通，則對測量和控制技術提出了嚴苛的要求。

團隊採用了先進的斷面掃描儀——3D激光掃描儀。以前的斷面儀一次只能掃一個斷面，用時10分鐘；而3D激光掃描儀可以採集60米範圍的斷面數據，可按30釐米切取一個斷面，取點間距20釐米，也只需要10分鐘。這極大地提高了斷面掃描效率，幫助施工人員掌握現場開挖情況，並能及時調整爆破參數，持續控制開挖掘進水平。

“為了摸清岩層的‘脾氣’，我們還構建了‘三位一體’智能探測體系。”項目工程部部長鄭向南介紹，地質雷達與超前鑽探組成“地質偵察兵”，像做“微創手術”一樣取芯分析；運用TSP地震波法進行巖體“CT掃描”，預測斷層參數指導支護設計；動態監測平台作為“智慧大腦”，在巖體完整性指數低於0.3或地下水流量突破10立方米/小時閾值時，會立即發出警報。

2023年7月的一場暴雨，檢驗了這套系統的可靠性。隧道出口邊坡突然發出2.3毫米/小時的位移警報，團隊立即啓動了由50台光柵水準儀組成的智能監測網。“過去遇到雨天，人工監測經常受限，儀器損壞也是常事。現在，即使0.1毫米的細微變形，也逃不過‘電子眼’的捕捉。”項目測量員李曉林輕點平板電腦，邊坡的三維模型清晰呈現，每一處細微位移都被精準定位和記錄。

不僅如此，針對不同地質特性，團隊研發實現了全站儀毫米級精度追蹤變形動態、創新三台階微震爆破工藝等差異化“診療方案”。在攻克3號、4號斜井小半徑轉彎測量難題時，團隊更是創新採用“全導線網”方案——在隧道兩側交叉佈設4組稜鏡，讓每個測點參與多個閉合環平差計算，用冗餘觀測“馴服”誤差。

2023年4月，團隊首次在8號控制點進行實測。當計算結果從屏幕上跳出的那一刻，現場爆發出歡呼——相對閉合差達到驚人的1/256800！這項技術成果此後取得國家專利並獲評省級工法，專家評審認為，該成果“開創了複雜線型隧道精準測量的新範式”。

實現12分鐘的緊急撤離

緊密銜接，構成一張無形的“安全網”

“突湧水！全員撤離！”2022年寒冬的一個深夜，3號斜井突然響起的警報聲劃破夜空。項目現場副經理孫建軍回憶：“聽見警報，我立即摁下了‘紅色停止鍵’，應急照明瞬間把隧道點亮了，20名工人沿着牆上的熒光標識成功撤離，整個過程只花了12分鐘。”人員撤離後，總排水能力達600立方米/小時的系統如同地下排水“大動脈”，將突發的湧水轉化為可控水流，確保了隧道施工進度不受影響。

驚心動魄的搶險背後，是團隊“預防—預警—處置—恢復”全鏈條應急機制的成功實施。從發現險情到控制局面，每個環節都緊密銜接：每隔50米設置的應急照明設備指示了生命通道，200千瓦的發電機保障了排水動力，針對員工的定期演練提升了應急能力，而與地方醫療、消防部門建立的聯動協議“雙保險”，則為救援上了最後一道鎖。

“安全不是靠運氣，而是靠體系。一個成熟的全鏈條應急機制，能構成一張無形的‘安全網’。”項目安全總監殷雨説。他身後的電子屏上，即時顯示着隧道各段的監測數據，記錄着這座“地質博物館”每一寸空間的細微變化。

夕陽下，商洛市楊峪河鎮的村民們望着隧道口，聊了起來：“通車後，孫子去西安上學就方便多了”“村裏的山貨興許能賣個好價錢”“真是不敢想啊，很多年前，我們去西安只能坐大巴車，翻山越嶺，十幾個小時才能到”……

機械的轟鳴聲在隧道中迴盪，這條穿越秦嶺的鋼鐵長龍，將載着山區羣眾的希望，通往更加美好的未來。

（胡苗苗參與採寫）  

■延伸閲讀

西嶺隧道建設難點何在？

西嶺隧道是西安至十堰高速鐵路的全線控制性工程，具有以下特點：隧道結構採用雙洞單線設計，雙線總長度達36.115公里，是目前全國高鐵已貫通項目中總施工長度最長的Ⅰ級高風險隧道；洞身穿越泥岩、砂岩、石英片岩等6類岩層，途經2處大型斷層、8處褶皺構造帶及10處淺埋段，集中了岩溶發育、突湧水、軟巖大變形、微瓦斯溢出等12項高風險不良地質問題；施工組織難度大，通過4座斜井開闢20個工作面同步立體作業，需協調2000餘名建設者24小時不間斷施工，管理複雜度極高。

項目2022年3月開工，創新運用智能建造技術，應用地質雷達超前預報、三維激光掃描、無人機傾斜攝影即時監測地質變化，結合懸臂掘進機、自鋪式智能襯砌台車等裝備動態調整施工參數，克服各類難題，歷時1100余天，於2025年4月實現貫通。預計到2026年6月，西十高鐵通車後，西安至十堰通行時間將縮短至1小時，武漢至西安通行時間壓縮至2.5小時，助力沿線經濟社會發展。