秦嶺輸水隧洞是引漢濟(jì)渭工程的關(guān)鍵性控制工程。隧洞全長98.3公里，比兩個全程馬拉松還要長，埋深最大2012米，相當(dāng)于660層樓高，綜合難度世界罕見，多項參數(shù)突破世界工程紀(jì)錄。
越秦嶺，考驗的不光是好頭腦，還有好腳板。要將漢江水調(diào)入關(guān)中，就需要穿越秦嶺這個天然屏障。秦嶺東西綿延約1600公里，南北寬達(dá)100至150公里，海拔多為1500至2500米，從哪越，怎么越？為了選擇一個經(jīng)濟(jì)適用的好方案，我們設(shè)計團(tuán)隊奔波850公里，在嶺南蒲河峪口至嶺北黑河?xùn)|側(cè)黃池溝、就峪、田峪、澇峪和化羊峪五大峪口650平方公里的范圍內(nèi)，進(jìn)行不同調(diào)水方式、不同縱坡、不同施工方法的15個方案的踏勘和研究。最終選定當(dāng)前的越嶺方案，洞線較短、投資最省、地質(zhì)條件最好且對自然環(huán)境影響最小。
即便選擇了“性價比”最高的方案，隧洞建設(shè)仍然挑戰(zhàn)重重。首先是巖爆，也就是在地下深部或構(gòu)造應(yīng)力很高的區(qū)域開采時，巖體發(fā)生的突發(fā)式破壞現(xiàn)象。秦嶺隧洞通過段落地應(yīng)力高、巖體堅硬，埋深超過500米的段落有61.4公里，巖爆高風(fēng)險洞段長達(dá)27公里。施工中發(fā)生微震事件近10萬次，發(fā)生巖爆4000余次，高峰時一日就有286次，遠(yuǎn)超同類工程，處理難度極大。2021年9月發(fā)生了一次超強(qiáng)巖爆，一塊半個臥室大的石塊突然崩落，連陜西省地震局都監(jiān)測到了這次劇烈震動，趕來核查是否發(fā)生地震。為了降低巖爆風(fēng)險，我們構(gòu)建了成熟的巖爆“預(yù)判—監(jiān)測—預(yù)警—處置”技術(shù)體系，基于微震監(jiān)測大數(shù)據(jù)人工智能預(yù)測預(yù)警巖爆，準(zhǔn)確率達(dá)到80%以上。通過揭示巖爆發(fā)生與巖性、地應(yīng)力、埋深、時間、工法等關(guān)聯(lián)關(guān)系，現(xiàn)場結(jié)合微震監(jiān)測分析數(shù)據(jù)，及時調(diào)整掘進(jìn)與支護(hù)參數(shù)，采取相應(yīng)措施，有效防范巖爆災(zāi)害對現(xiàn)場人員和設(shè)備的危害。
極具破壞力的突涌水也是隧洞掘進(jìn)中面臨的難題。由于地表水系復(fù)雜，洞線穿越多處地質(zhì)構(gòu)造帶及導(dǎo)水巖帶，巖性復(fù)雜多變，斷層破碎帶多且長達(dá)2685米，大量的突涌水成為影響施工的重要因素。設(shè)計團(tuán)隊搭建了秦嶺隧洞災(zāi)害特征數(shù)據(jù)庫，包含20種巖性、49條斷層破碎帶，連續(xù)12年共917次的突涌水案例，構(gòu)建了突涌水人工智能預(yù)測模型。還提出了7個突涌水危險性評價指標(biāo)，創(chuàng)新了不同巖性、涌水量及埋深的突涌水應(yīng)急處理系列措施，為秦嶺地區(qū)深層突涌水處理提供技術(shù)支撐。
（作者為中鐵第一勘察設(shè)計院陜西引漢濟(jì)渭秦嶺輸水隧洞總設(shè)計師，本報記者原韜雄采訪整理）
《 人民日報 》（ 2023年07月17日 02 版）