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          走進(jìn)世界最深地下實(shí)驗(yàn)室-看熱訊

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          日期:2023-01-18 05:32:08    來源:科技日?qǐng)?bào)    

          科技日?qǐng)?bào)記者?張蓋倫

          2400米埋深下,四川省涼山彝族自治州錦屏山內(nèi)部,33萬立方米的實(shí)驗(yàn)空間正在顯露它的雛形。

          沿著隧道向山體內(nèi)行駛十多分鐘,就能到達(dá)正在施工中的中國錦屏地下實(shí)驗(yàn)室二期。春節(jié)前夕,這里粗糙的巖壁已經(jīng)變了樣——呈米黃色,仿佛覆上了一層光滑的乳膠,但仍保留著原始凹凸不平的質(zhì)感。


          (相關(guān)資料圖)

          “現(xiàn)在整個(gè)效果出來了,心里踏實(shí)了一些。”長期堅(jiān)守在建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)的錦屏地下實(shí)驗(yàn)室管理局常務(wù)副局長李名川向記者感慨道。防水抑氡低本底潔凈洞室(以下簡稱防水抑氡)工程,是這個(gè)世界最深地下實(shí)驗(yàn)室土建工程的最大難點(diǎn)之一。現(xiàn)在,這艱難的第一步,已經(jīng)走成。

          給洞壁穿上三層衣服

          國家“十四五”重大科技基礎(chǔ)設(shè)施中國錦屏地下實(shí)驗(yàn)室(以下簡稱錦屏實(shí)驗(yàn)室)由清華大學(xué)和國投集團(tuán)雅礱江水電共同建設(shè)。建成后,原有的4000立方米實(shí)驗(yàn)空間將得到極大拓展,可用于暗物質(zhì)、中微子、核天體物理、深地巖石力學(xué)、深地醫(yī)學(xué)等前沿基礎(chǔ)科學(xué)研究。

          高埋深,是錦屏實(shí)驗(yàn)室得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。這里巖石覆蓋厚度約2400米,屏蔽了絕大部分宇宙射線,是進(jìn)行前沿物理探索的絕佳場(chǎng)所。

          但是,水成為棘手的問題。

          巖體內(nèi)地下水量大,滲透性強(qiáng),地下洞室滲漏點(diǎn)較多且分布無規(guī)律。而且,巖體自身及巖壁滲水中會(huì)持續(xù)析出一種氣體——氡氣。氡氣具有強(qiáng)烈放射性,會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)探測(cè)裝置形成干擾。

          所以,必須要在這里進(jìn)行排水引流,并給每一面都罩上完整屏障。

          為了盡量降低施工材料自身輻射帶來的影響,就得減少水泥使用量。錦屏實(shí)驗(yàn)室放棄了地下洞室施工時(shí)常用到的混凝土襯砌,選擇直接在凹凸不平的表面上采用薄層噴錨結(jié)構(gòu),將施工層“掛”“貼”上去。

          1月16日,錦屏地下實(shí)驗(yàn)室管理局工程技術(shù)部主任工程師李宏璧來到1號(hào)輔助隧道尾端,這里正在進(jìn)行防水抑氡工程的收尾工作。“你看,這一處洞壁是米黃色的,很細(xì)膩,近看還反著光。”他用手摸了一下洞壁說,“還很光滑。這就是用防水抑氡裝飾面層處理的。”

          李宏璧對(duì)記者介紹道,防水抑氡層的設(shè)計(jì)構(gòu)造主要分為排水防水層、結(jié)構(gòu)層與面層。“在完成支護(hù)的洞壁上,用錨桿、膨脹螺栓固定的方式鋪設(shè)排水板,然后噴涂一層3毫米厚的速凝液體橡膠防水涂料,形成致密連續(xù)具有彈性和防水能力的涂膜層;排水防水層為柔性,需要在其后部掛設(shè)鋼筋網(wǎng),噴涂摻纖維素的混凝土進(jìn)行穩(wěn)固和保護(hù),這就是結(jié)構(gòu)層;結(jié)構(gòu)層之上是裝飾面層,噴涂特制的聚合物水泥砂漿,進(jìn)行表面打磨,再噴射聚氨酯膠泥、面漆、清漆,使洞壁光滑、耐磨、易清潔。”

          其實(shí),國內(nèi)外均沒有這樣的施工先例,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和相關(guān)專家在充分研究、多次研討和試驗(yàn)后,才最終確定下這樣的施工方案——?jiǎng)?chuàng)新性地“穿”上三層“衣服”。

          堵上25萬個(gè)可能的滲漏點(diǎn)

          三層大結(jié)構(gòu),內(nèi)含十層小結(jié)構(gòu),背后,是反復(fù)試錯(cuò)、調(diào)整和優(yōu)化。中建三局大設(shè)施項(xiàng)目Ⅱ標(biāo)總工程師譚雷告訴記者:“整個(gè)十層結(jié)構(gòu),我們已開展了近60次試驗(yàn)。”

          采訪過程中,譚雷和李宏璧都提到了一個(gè)工程中的難點(diǎn)——堵點(diǎn)。

          錦屏地下實(shí)驗(yàn)室的排水防水層使用約20萬個(gè)膨脹螺栓和5萬根錨桿固定在洞壁。這就意味著,有約25萬個(gè)穿透排水防水層的孔洞。

          “25萬個(gè)點(diǎn),即使只有一個(gè)點(diǎn)封堵做得不到位,都可能成為隱藏的滲漏點(diǎn)。”走在實(shí)驗(yàn)室內(nèi),李宏璧仍能回憶起當(dāng)時(shí)的狀態(tài)——神經(jīng)時(shí)刻緊繃。“因?yàn)榫退阒挥袔讉€(gè)點(diǎn)出現(xiàn)滲漏也不可接受,采用多嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)來要求也不為過。”

          先是研究封堵方法。科研團(tuán)隊(duì)花了幾個(gè)月時(shí)間,尋找合適的封堵材料和工藝,做了21項(xiàng)試驗(yàn),先后試了17種材料。錨桿節(jié)點(diǎn)、螺栓節(jié)點(diǎn)和排水板焊縫,都要用不同材料和工藝封堵好。密封膠、網(wǎng)格布、涂料……對(duì)小小孔隙,也絕不能馬虎。

          李宏璧和他的同事,在每次驗(yàn)收前要對(duì)每個(gè)錨桿節(jié)點(diǎn)、螺栓節(jié)點(diǎn)、每條焊縫逐一進(jìn)行檢查。這項(xiàng)工作沒有可行的自動(dòng)化、智能化方案,只能采用最原始的辦法——靠人力,一個(gè)點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)去查看。“如果有哪個(gè)孔洞封堵得不到位,我們會(huì)用隨身帶著的記號(hào)筆直接做上標(biāo)記,寫上處理意見。要把這些點(diǎn)一個(gè)個(gè)全部看完,也考驗(yàn)和錘煉我們的責(zé)任心、執(zhí)行力。”李宏璧說。

          通常情況下,只要不影響車輛正常通行,地下交通隧道里個(gè)別地方有水漬也無妨。但在錦屏實(shí)驗(yàn)室,則完全不能有。有水,就意味著有氡氣,有氡氣,就會(huì)影響實(shí)驗(yàn)。“我們要求的是100%,差一點(diǎn)點(diǎn)也不行。”譚雷說,“一開始,現(xiàn)場(chǎng)工人并不適應(yīng)這樣嚴(yán)苛的要求。我和工人反復(fù)溝通、交底。跟他們說,這里未來是國家前沿科技基礎(chǔ)設(shè)施,是以后你們可以出去吹牛的一個(gè)項(xiàng)目。”

          目前,實(shí)驗(yàn)室大廳內(nèi)防水抑氡工程已完工。記者看到,鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)立起,機(jī)電設(shè)備及管線將在這些結(jié)構(gòu)上“生長”。在實(shí)驗(yàn)廳施工現(xiàn)場(chǎng),折線式橋機(jī)的大梁上掛著醒目的藍(lán)底白字條幅:“建設(shè)國之重器,助力前沿科技”。這也正是建設(shè)者們的初心和使命。

          今年夏天,錦屏實(shí)驗(yàn)室二期的土建工作將全部完成。未來,人類將在此擁抱科學(xué)的星辰大海。

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