地球知识局文字 | 杔格
校稿 | 中国南水北调 编辑 | 澄澈
这是世界最大的水利枢纽工程——长江三峡水利枢纽工程。
世界移民最多、工作最为艰巨的水利建设工程
（图：中国南水北调）▼
这是
亚洲最大的人工淡水湖——丹江口水库。
南水北调中线工程水源地
这两座超级工程之间，隔着重重大山。
如果有一天，突然有个人对你说："修条超级水管，把它俩连起来吧。" 你大概率会觉得他疯了。
可能很多人不知道的是，这样一件看似极为 " 疯狂 " 的事情，事实上正在进行着。
这就是南水北调中线后续工程——引江补汉工程。直到今天——2025 年 7 月 7 日，已经足足开工三周年了！
三年前的今天
引江补汉工程开工动员大会分会场现场
中国人为什么要花费如此代价进行这么一项 " 超级工程 "，又会
用到什么工具凿穿这重重大山？
这是中国在建长距离有压引调水隧洞中
单洞长度最长、洞径最大、综合难度最高的工程项目之一
靠什么？挖开深山！为什么要建设引江补汉工程？答案也很简单，就是要增加南水北调中线工程北调水量，应对北方受水区用水需求进一步增长、供水稳定性进一步提高等新要求，同时增强汉江枯水年份水资源调配能力、缓解汉江流域用水压力。
北方太缺水了，仅靠东线、中线工程本身远远不够
引江补汉工程可实现南北两利，汉江水量也得到补充▼
引江补汉工程，也是南水北调后续工程首个开工重大项目，
连通三峡水库和丹江口水库两大战略水源地，起到
连通长江、汉江流域与华北地区，优化国家水网布局，加快构建国家水网主骨架和大动脉的重要作用。
这条地下输水线以三峡水库为起点
过断层、穿群山、越河流▼
引江补汉工程输水
总干线全长 194.7 公里，其中隧洞就长达 194.19 公里、隧洞内径更是达到 10.2 米。相当于说，整个引江补汉工程几乎都是在 " 山肚子里 " 开出来的一条路，而这条路的直径相当于
城市电线杆的长度。
挽起长江和汉江、连通三峡工程和南水北调工程
隧洞比达到了惊人的 99.7%
想要完成这一壮举，离不开一件
极其强大的工程利器—— TBM。毕竟引江补汉工程输水总干线采用
" 钻爆法 +TBM 法 "组合施工方案，其中
钻爆法施工洞段总长约 71 公里（占比 36%），而 TBM 法施工洞段则长达约 124 公里（占比 64%）。
"TBM" 一词，对普通人而言或许陌生，但对稍微接触过工程的人而言极为熟悉，甚至人们还经常把它和盾构机搞混，实际上它俩的适用场景完全不同，只是外观看着比较相似。
本质上，TBM 和盾构机都是隧道掘进机。在中国，将用于软土地层的隧道掘进机称为盾构机，比如南水北调中线总干渠的穿黄工程，用到的就是盾构机。
2007 年 7 月 8 日，穿黄工程盾构始发
工程使命结束之后的盾构机或 TBM，去向各异。或拆解回收，或就地掩埋，或展出。
南水北调中线总干渠穿黄工程所使用的
" 黄河号 " 盾构机，其最终命运是完整保留了下来。
2021 年 6 月 18 日
中线穿黄 " 黄河号 " 盾构机亮相焦作市南水北调天河公园
将作为南水北调工程建设的重要历史见证供游人参观
而用于岩石地层的隧道掘进机简称为 TBM，引江补汉工程用到的就是 TBM。当然部分现代设备兼具二者特点，比如双模式 TBM，可适应软土与硬岩交替地层。
TBM，在中国特指全断面硬岩隧道掘进机，这是一种专门用于在硬岩地层中进行隧道掘进的大型机械设备，它的工作内容基本和穿山甲在地下打洞类似。
两者之间看似相似，实际情况差异极大
然而，它的工作原理远比穿山甲打洞复杂得多，仅是零件就由
刀盘、主驱动系统、盾体、推进系统、管片拼装机、出渣系统以及配套设备等组成。
" 装备 " 太多了，以 " 江汉领航号 " 为例
刀盘可以说是 TBM 的 " 门面 "，也是人们平时在新闻中接触到 TBM 的 " 第一印象 "。TBM 的刀盘就像一个巨大的齿轮，上面布满了锋利的刀具，当刀盘高速旋转时，刀具就像一把把利刃，将前方的岩石一点点破碎。
破碎后的岩石，通过皮带输送机等出渣设备，被源源不断地运出隧洞。而 TBM 的护盾则像一个坚固的铠甲，在掘进过程中保护着机器内部的设备和工作人员。同时，支护系统会及时对隧洞壁进行支护，确保隧洞的稳定。
" 转 " → " 掘 " → " 破 " → " 清 "，实现循环
以 " 江汉平安号 " 为例
几台 TBM？10 台！一台 TBM 造价极高，在世界上的诸多 " 超级工程 " 中，往往一项工程只有 1 台进行参与，个别项目会有 2~4 台同时参与，但总之数量往往不会超过两位数。
引江补汉工程有几台 TBM 参与呢？答案是 10 台！这是中国在建一次性投入超大直径 TBM 施工最多的隧洞，10 台 TBM 的直径均为 12 米级。
值得一提的是，现在已经是引江补汉工程开工的第三个年头了，目前已下线了 7 台 TBM，还有 3 台仍在建造中。这也侧面反映了这项工程的复杂性，毕竟这可是一项预计耗时长达 9 年的 " 超级工程 "。
就连 TBM 进场，先期工作也要花费一定时间
（图：中国南水北调）▼
引江补汉工程，
各个区段工程情况并不一致，所以采用的 TBM 也并非是同一种类型，而是多种多样就以这下线的 7 台为例，
敞开式 2 台、双护盾式 1 台、单护盾式 3 台、双模式 1 台。
中铁装备、铁建重工是制造主力（图：中国南水北调）▼
一项 " 超级工程 " 的诞生过程中，
它的使用工具往往会破各种记录，何况这又是一项使用了 10 台 TBM 的工程。
" 江汉先锋号 "，是目前国内引水隧洞项目中使用的最大直径单护盾硬岩掘进机。
" 江汉先锋号 " 也是引江补汉工程首台下线的 TBM
" 江汉领航号 "，是目前国内水利工程中
直径最大的敞开式硬岩掘进机。
为应对各种复杂地质条件
如岩爆危害、断层破碎带等
" 江汉领航号 " 对关键部件均做了特别针对性设计
" 江汉平安号 "，是目前国内引水隧道项目中
直径最大、功能最全的双护盾硬岩掘进机。
" 江汉平安号 " 运输过程
" 江汉龙安号 "，是引江补汉工程全线
唯一一台双模式硬岩掘进机，也是目前国产
掘进里程最长的双模式硬岩掘进机。
" 江汉龙安号 "，同时对抗软岩和硬岩
图为正处于盾尾翻身状态
在外界眼中，很多人对 TBM 都有误解，
误认为这只是一个巨型的 " 挖掘机 "，建造难度不算太大，建造后只要把这个庞然大物拉到洞口，后续就是
无脑 " 挖挖挖 "了。
但事实上，建造 TBM 是一项高科技工程，尤其是引江补汉工程的 TBM。引江补汉工程沿线地质条件极为复杂，输水线路穿越 73 条主要大规模断裂（层），包括 7 条区域性深大断裂和 66 条大型断层，面临着千米深埋、超硬岩掘进、高外水压力、有害气体、突泥涌水等难题，这些难题在建造以及后续使用 TBM 都需要考虑。
毕竟要穿越层层大山
先期地质勘察选线就已困难重重
在 " 江汉先锋号 " 上，设备搭载了
综合地质预报系统、
刀具磨损及状态监测系统、
护盾卡机预警及评估系统等，能够有效应对沿线埋深大、软岩大变形等复杂地质条件。
该设备还创新性地突破了同步推拼技术
可实现隧洞掘进和管片拼装同步进行
施工效率可提升 20% 至 40%
在 " 江汉领航号 " 上，对于超硬岩掘进，
刀盘刀具采用螺旋线布置、超小刀间距、双箱型结构刀盘等优化设计，提高破岩效率，同时增加刀盘刀具状态监测、振动在线监测功能。
" 江汉领航号 " 刀盘及中心块运输状态
在 " 江汉平安号 " 上，TBM 搭载了
激发极化法超前地质探测、卡机预警、刀具状态检测系统以及首创的常态超前钻机系统，可应对大埋深围岩应力大、超硬岩、岩爆、高外水压力等复杂地质条件。
" 江汉平安号 " 掘进始发
同时，" 江汉平安号 " 设计团队自主研制了
"TBM-SMART" 智能掘进系统。这一 " 智慧大脑 "，能够自动评估围岩地质状况，精准优化设置掘进参数，保障掘进安全高效，为工程建设提供了重要的装备支撑。
在 " 江汉龙安号 " 上，针对软岩变形、断层破碎带与超硬岩交替出现的地质特征，它可以在
土压平衡与单护盾模式间灵活切换。这个独特的双模式设计，是整个设备的核心。
" 江汉龙安号 " 刀盘中心块顺利下高速
土压平衡模式通过
动态控制土舱压力稳定掌子面，有效应对涌水突泥风险；单护盾模式则凭借
高刚度结构实现硬岩高效破岩掘进。
盾体采用倒台阶型设计，结合刀盘扩挖设计
在保证转弯、减震性能的同时，最大限度降低卡机风险
TBM，掘进到什么情况了？预计工期 9 年，3 年已经悄然过去，引江补汉工程的 TBM，已经掘进到什么状态了？
" 江汉先锋号 " 在洞内掘进
目前引江补汉工程的
TBM 已下线 7 台，服役中的有 5 台。5 台的各项工程进展数据及状态，在引江补汉工程内部的 TBM 集中管理系统中，可以实时查询。
这套信息集成系统十分强大
指挥部可以第一时间掌握前线数据及最新动态
截至 2025 年 7 月 6 日，引江补汉工程主隧洞掘进
已超过 8.3 公里，沿线施工支洞掘进
总计超过 25.2 公里。" 江汉新石器号 "TBM 操作手正在工作
引江补汉工程，只是中国国家水网建设 " 万里长征 " 的一小步。在这一过程中，
TBM 技术的应用也推动了高端装备制造业的发展，提升了自主研发能力和技术水平，为国家水网建设提供更先进的设备和技术支持。
" 江汉开拓号 " 管片成型隧洞
在引江补汉工程建设中，
从 TBM 设备选型、复杂地质应对技术，到施工组织管理模式，都为后续国家水网建设项目提供了宝贵经验借鉴。
" 江汉开拓号 "TBM 管片成型隧洞
未来，在国家水网的持续完善过程中，这些经验和技术将发挥重要作用，助力打造更安全、高效、智能的国家水网体系。
引江补汉工程的一项项重大进步
极大可能会在未来继续发挥重要作用▼
【致谢】7 月 7 日，南水北调后续工程首个开工项目中线引江补汉工程已正式开工三周年。值此特殊之日，" 地球知识局 " 与中国南水北调集团新闻宣传中心、中国南水北调集团江汉水网公司携手精心打磨推出力作，深度解读引江补汉工程建设过程中的重大利器—— TBM，感谢中国南水北调集团新闻宣传中心、中国南水北调集团江汉水网公司对本文的大力支持！* 本文内容为作者提供，不代表地球知识局立场
封面：中国南水北调
