清晨六點，川西高原的寒意還未散去，雙江口水電站地下廠房的隧洞里已亮起一串晃動的燈光。鐘維明背著工具包，深一腳淺一腳地蹚過積水，額頭上的汗珠剛冒出來就被洞壁滲出的涼風卷成白霧。他抬手抹去眼角的水汽，蹲下身將一根光纖小心翼翼地卡進巖壁卡槽——這是今天要敷設的第17段光纜，也是地下通信網絡的關鍵節點。在他身后，十余名工友正彎腰接力，把裹著防護套的電纜一點點向前推送，金屬卡扣碰撞的叮當聲在幽深的洞室里回蕩。
這是雙江口水電站地下工程施工安全與質量實時監控系統建設現場的尋常一幕。2022年12月，這項被譽為“地下工程智能管控里程碑”的項目正式通過竣工驗收，標志著我國在大型地下工程智能化建造領域邁出了關鍵一步。從光纖網絡的“神經脈絡”到混凝土振搗的“智能感知”，從風險預警的“千里眼”到三維調度的“智慧大腦”，一群水電人在海拔3000米的深地空間里，用8年堅守筑起了一道堅不可摧的“智慧防線”。
深地攻堅：在“地質迷宮”里編織“智能網絡”
雙江口水電站的地下世界，是一座不折不扣的“超級迷宮”。50多條隧洞縱橫交錯，總長超過80公里，最大的地下廠房長達220米、寬66米、高28米，堪比10個標準足球場。更嚴峻的是，這里的最大地應力高達38MPa，相當于每平方厘米要承受380公斤的壓力，巖石隨時可能發生巖爆、塌方。“就像在裝滿炸藥的倉庫里繡花，既要精準施工，又要確保安全。”項目總工劉金飛的比喻，道出了工程的極致挑戰。 要馴服這樣的“地質猛獸”，首先得給地下工程裝上“神經中樞”。2015年項目啟動之初，團隊面臨的第一個難題就是：如何在不斷開挖的洞室里，構建一張全覆蓋、高穩定的通信與定位網絡?
“光纜敷設得跟著開挖進度走，洞室挖一米，線路就得往前推一米。”負責網絡建設的廖鴻江至今記得第一次進洞施工的場景：洞內濕度超過90%，巖壁上的水珠像下雨一樣往下掉，剛敷設的光纜不到半小時就結了層白霜。他們不得不給光纜穿上三層防護套，再用特制卡扣固定在巖壁上。有一次，為了趕在主廠房開挖前接通主干光纖，20名工人輪班作業48小時，餓了就啃口干糧，困了就在臨時搭建的木板上靠一會兒，最終在規定時間內將3.5公里長的光纖精準接入左右壩肩主干網。
定位網絡的建設更是一場“精度之戰”。一般洞室只需監控進出狀態，而雙江口主廠房、主變室、尾調室等洞室需做到人機精準管理，定位精度必須優于0.5米。為了校準設備，工程師張竣朝帶著設備在洞室里反復測試，他背著定位基站樣機，沿著洞壁每20米站測試一次，記錄定位數據，一天下來要走3萬多步，靴子沾滿泥漿重得像灌了鉛。新婚不久就奔赴工地的他，在隧洞里一待就是三個月，直到所有定位分站調試完畢，才敢給妻子打去第一個報平安的視頻電話。
WiFi網絡的覆蓋同樣充滿挑戰。地下洞室的巖石會吸收信號，必須精準計算無線AP的安裝位置。團隊創新采用“分段測試+動態調整”方案：先在已開挖段安裝臨時AP測試信號衰減規律，再根據數據模型確定永久設備的安裝點。有一次在泄洪洞安裝AP時，突然發生小規模巖爆，飛濺的碎石砸中了腳手架，正在作業的電工老陳下意識將身邊的年輕同事推開，自己的安全帽被砸出一個凹痕。“只要網絡通了，這點險不算啥。”事后老陳拍著胸脯說。
正是這樣一寸寸的推進、一次次的攻堅，讓地下工程的“神經網絡”逐步成型。當第一組人員定位數據通過光纖傳回監控中心時，屏幕上跳動的坐標點像星星一樣亮起，劉金飛和同事們圍著屏幕看了整整半小時，有人掏出手機拍下這一幕，照片里的每個人臉上都沾著泥，笑容卻比洞外的陽光還亮。
智能管控：讓每一方混凝土都有“數字身份證”
在雙江口的地下世界，混凝土是撐起工程骨架的“肌肉”。但大體積混凝土澆筑堪稱“精細活”：振搗不到位會出現蜂窩麻面，超時澆筑會影響強度，原材料不合格更是埋下隱患。“以前全靠人工盯，漏看一眼就可能出問題。”有著20年施工經驗的老工長周建國，對傳統施工的“痛點”深有體會。
改變始于混凝土質量監控模塊的研發。2018年夏天，團隊帶著自主研發的智能振搗棒走進了主廠房基礎澆筑現場。這根看似普通的振搗棒頂端，裝著一個火柴盒大小的傳感器，能實時記錄振搗深度、時長和能量密度。“振搗時要垂直插入，深度得達到50厘米，每處振搗不能少于30秒。”工程師鐘維明蹲在澆筑面旁，給工人演示設備操作，汗水順著安全帽的系帶往下流，在胸前洇出一片深色的印記。
系統試運行的第一個月，就發現了3次振搗不達標情況。一次是泄洪洞邊墻澆筑時，傳感器顯示某區域振搗時長不足20秒，系統立刻發出聲光報警，現場技術員通過手機APP調閱實時數據，馬上安排補振。“以前抽查10個點可能漏1個，現在全程監控，一個都跑不了。”周建國看著手機上的振搗熱力圖，感慨道。數據不會說謊：系統運行半年后，混凝土優良率從82%提升到95%，旁站監理的工作量減少了70%。
混凝土的“數字旅程”從原材料就開始了。在拌合樓控制室，屏幕上實時滾動著水泥、砂石的進場檢測數據——這是通過接口從智能工程信息管理系統同步過來的。“每車砂石都有二維碼，掃碼就能看到產地、含水率和檢測報告。”拌合樓操作員小李點擊鼠標，調出一份混凝土配合比單，上面不僅有理論數據，還有系統根據實時溫度自動調整的加減水劑用量。有一次，系統監測到某批次粉煤灰細度超標，立刻鎖定了對應的拌合機組，直到不合格材料被清場才解除警報。
運輸環節同樣“全程追蹤”。混凝土運輸車剛駛出拌合樓，監控中心的屏幕上就多出一個移動的光點——這是通過智能大壩系統接口集成的定位信息。“從拌合樓到澆筑點，最長不能超過90分鐘。”調度員小張盯著屏幕上的車輛軌跡，對超時10分鐘的車輛發出提醒，“以前司機可能繞路加油，現在系統一算時間就知道，想偷懶都難。”
更令人稱道的是混凝土缺陷的“全生命周期管理”。2019年秋天，主變室墻面出現一處20厘米的裂縫，技術員用手機APP拍下照片，錄入缺陷位置、尺寸和初步判斷，系統自動生成處理單號并推送給出險單位。3天后，當修補隊伍帶著材料進場時，APP已更新了裂縫的發展趨勢和最佳修補方案。“從發現到解決，全程可追溯，就像給缺陷辦了張‘病歷卡’。”負責質量管理的王工說，截至項目驗收，系統已記錄并閉環處理各類缺陷137處，平均處理周期比傳統方式縮短40%。
從原材料到澆筑成型，從缺陷發現到修復驗收，雙江口的混凝土終于有了自己的“數字身份證”。當最后一方混凝土澆筑完成，系統自動生成的質量報告上，126項指標全部達標，鐘維明和同事們在監控室里擊掌相慶，窗外的月光透過百葉窗，在他們臉上投下跳動的光斑。
預警體系：給地下工程裝上“風險雷達”
2019年5月15日深夜，雙江口監控中心的警報聲突然劃破寂靜。屏幕上，主廠房上游副廠房K0+120至K0+135段的微震監測曲線出現異常波動——巖體釋放的能量在兩小時內驟增3倍。“可能要發生巖爆!”值班工程師立刻調出該區域的變形監測數據，結合三維模型模擬分析，果斷向指揮部發出預警。
指揮部連夜調整施工計劃，將該區域的作業人員和設備全部撤離。兩天后，當預報區域果然發生巖爆時，現場已空無一人。“要是沒這個系統，后果不堪設想。”親歷此事的項目經理后怕不已。這是雙江口智能預警系統成功規避的第5次重大風險，而這樣的“化險為夷”，源于團隊構建的6類120項預警指標體系。
這套體系的建立，堪稱“數據攻堅戰”。2017年到2020年，團隊在地下洞室布設了400多個監測點，涵蓋松動圈、變形、微震等多個維度，累計采集數據超過10萬條。“光是整理這些數據，我們就熬了300多個通宵。” 張竣朝指著服務器里的數據庫說，為了找到巖體穩定的“臨界點”，他們把數據按周、月、季度分類對比，繪制出1200多張趨勢圖，最終確定了不同巖性、不同埋深下的預警閾值。
智能感知設備是預警體系的“觸角”。團隊發明的智能安全帽，不僅能定位人員位置，還能監測洞內溫濕度和有害氣體濃度。2020年夏天，一名工人戴著智能安全帽進入某支洞作業，當洞內一氧化碳濃度超標時，帽子立刻發出蜂鳴，同時監控中心收到報警，調度員通過定位迅速指引工人撤離。“就像多了個隨身保鏢。”工人師傅們這樣評價。
自感知智能錨桿更是“黑科技”。這些植入巖壁的“智能釘子”，能實時監測圍巖應力變化，數據通過無線傳輸到系統。有一次，主廠房頂部的幾根錨桿突然傳回應力驟增信號，系統判斷可能發生巖爆，立即啟動預警，施工單位提前采取了卸壓措施，避免了設備損壞。“以前錨桿好不好全憑經驗，現在數據說了算。”劉金飛拿起一根退役的智能錨桿，上面的傳感器雖已磨損，卻依然能看出精密的構造。
三層四方協同的決策平臺，讓預警響應更高效。“基層作業面發現異常，第一時間報給項目部;項目部分析后，重大風險上報業主和監理;必要時邀請專家遠程會商。”項目協調員解釋道。2021年汛期，泄洪洞出口段出現滲水，系統啟動三級預警，設計院專家通過三維可視化系統“遠程查勘”，兩小時就給出了封堵方案，比傳統流程節省了3天時間。
截至項目驗收，系統共發出安全風險提醒10余次，監測到變形突變3次，環境超標8次，爆破振動異常6次，所有隱患都在萌芽狀態被消除。“從被動搶險到主動預警，我們終于掌握了地下工程的‘主動權’。”劉金飛望著監控大屏上平穩跳動的數據，語氣里滿是自豪。
三維可視化：讓“地下迷宮”盡收眼底
“以前指揮施工，全靠圖紙和對講機，就像閉著眼睛走路。”雙江口公司負責人回憶起項目初期的管理難題，仍唏噓不已。幾十條隧洞、幾百個作業面同時施工，進度信息滯后、協調困難是常態。
智能地下工程信息可視化集成模塊的建成，徹底改變了這一局面。在監控中心的大屏上，地下工程的三維模型實時更新：紅色代表正在開挖的掌子面，藍色是已完成支護的區域，綠色光點是移動的設備……“每一鍬開挖、每一車出渣，都能在模型上看到。”操作員輕點鼠標，調出主變室的施工進度，“計劃本月完成混凝土澆筑5000方，目前已完成4800方，系統預測3天后能提前完工。”
這套系統的背后，是“物聯網+圖形引擎”的技術突破。團隊用UWB定位技術捕捉人員設備的實時位置，再通過算法驅動三維模型自動更新。為了讓模型更精準，工程師們背著測量儀器，在尚未成型的洞室里反復測繪。有一次在測量某支洞時，突降的巖屑砸壞了全站儀鏡頭，他們用備用設備堅持完成測量，回到營地時已是凌晨，凍得發紫的手里還攥著記錄數據的筆記本。
三維模型不僅能看進度，還能查質量、管安全。點擊主廠房的混凝土區域，就能調出該部位的振搗記錄、強度報告;選中某名工人的定位點，可查看他的作業軌跡和安全培訓情況。2020年春節前的一次會商會上，業主、設計、施工、監理四方通過三維系統“云查勘”，發現某隧洞的支護參數與設計不符，當場在模型上標注修改意見，避免了返工損失。
設計文檔的三維可視化管理，更是解決了“圖紙打架”的老問題。“以前施工隊拿著紙質圖紙，經常看錯標高、弄錯尺寸。”技術員小鄭打開系統里的三維圖紙庫，“現在點哪里，哪里的設計參數就彈出來，還有三維動畫演示施工步驟，再新手也能看明白。”
這套“看得見”的管理系統，讓施工效率大幅提升。數據顯示，多作業面協同施工的等待時間減少了30%，圖紙會審效率提高了50%，進度偏差控制在5%以內。“以前開調度會要爭得面紅耳赤，現在看著模型數據，誰對誰錯一目了然。”施工單位負責人笑著說。
高原堅守：用熱血溫暖“地心寒宮”
雙江口的冬天，洞外寒風呼嘯，洞內溫度低至零下5℃，巖壁上的冰棱能結到半米長。但在這里，有一群人用熱血融化了嚴寒。
2018年元旦，剛加入團隊的張竣朝不久就背上行囊。“項目正趕進度調試定位系統，我走不開。”他在電話里對妻子說，聲音里滿是愧疚。在隧洞里的三個月，他每天工作10余小時，調試設備時要靠在冰冷洞壁上，冷了就貼個自熱貼繼續干。當定位精度終于達到設計要求時，他給妻子發了張在洞門口的照片，照片里的他胡子拉碴，眼里卻閃著光。
在2020年是項目關鍵節點，那一年項目總工劉金飛的女兒就很少見到爸爸，女兒生日那天，劉金飛正在調試預警系統，視頻電話里，女兒舉著畫好的賀卡問：“爸爸，你什么時候回家陪我吹蠟燭?”他轉過頭，望著洞壁上“安全第一”的標語說：“等爸爸把這里的‘安全網’織好就回。”
在高海拔地區長期奮戰，不少人落下了病根。電工老陳有嚴重的關節炎，陰雨天疼得直咧嘴，卻總搶著爬高作業;研發經理鐘維明因缺氧導致睡眠障礙，經常需要在夜里起來吸氧，卻從未缺席過一次系統升級。“大家都在拼，我不能掉隊。”這是他們說得最多的話。
最艱苦的是項目初期，營地還沒建好，團隊擠在鐵皮工棚里。夏天棚內溫度高達40℃，汗水把床鋪浸得透濕;冬天沒有暖氣，大家就裹著棉被研究方案。有一次，為了攻克數據接口兼容難題，7個人圍著一臺筆記本電腦討論到凌晨，餓了就煮面條，醬油瓶傳著倒，誰也沒嫌寒酸。
正是這樣的堅守，讓項目提前3個月完成驗收。當張建民院士帶領的鑒定專家組宣布“成果總體達到國際先進水平，部分成果國際領先”時，在場的很多人紅了眼眶——那些在隧洞里走過的夜路、在工棚里熬過的通宵、在高原上忍過的病痛，都化作了此刻的榮光。
如今，項目已斬獲2020年水力發電科學技術獎、中國電建科學技術獎等多項大獎，成為水電行業智能化建設的標桿。但對團隊來說，最大的獎勵是看到系統平穩運行：當預警信息及時發出，當混凝土質量穩步提升，當三維模型精準指導施工，所有的付出都有了意義。
站在雙江口水電站的觀景臺上，遠眺群山環抱中的壩體，誰能想到地下800米處，正運行著一套如此精密的“智慧系統”?從光纖網絡的“神經脈絡”到預警體系的“風險雷達”，從混凝土的“數字身份證”到三維模型的“透明管理”，雙江口的實踐，不僅破解了大型地下工程的管控難題，更重塑了水電建設的理念。 在這里，安全管理實現了從“被動響應”到“主動預測”的跨越，質量管理完成了從“抽樣檢查”到“全程感知”的升級，進度管理達成了從“經驗判斷”到“數據驅動”的轉變。這些變革，正是中國水電行業向“智慧建造”轉型的生動縮影。
當夕陽為雪山鍍上金邊，監控中心的大屏上，地下工程的三維模型仍在靜靜運行，數據如流水般不斷更新。這數據流里，流淌著水電人的智慧與堅守，更映照著中國工程建設的未來——在更深的地下，在更險的山巔，科技將繼續照亮前行的路，而那些默默奉獻的建設者，永遠是這路上最亮的光。(來源：中國電建成都院作者：邱云 曾玉玨 張竣朝)
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