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【广州日报】深入地下700米 探访江门中微子工程
中科院高能所研究员、开平中微子研究中心主任李小男介绍土建进展
2020-07-31|文章来源:吴虞 |【
 

李小男

江门中微子工程地下隧道

地下施工大厅一角

  斜井1266米长,坡度42%,斜井的轨道缆车目前是人员和货物进出江门中微子700米深地下工程的唯一途径。

  弥漫的白雾遮挡住了斜井的洞口,“安全重于泰山”的标语依稀可见。走进浓雾,水汽混着热浪扑面而来。地下工程内部的温度约40℃,湿度长期为100%。隧道内仿佛一个巨大的蒸笼,温热的水汽由内到外蒸烤着人身上的皮肤,空气夹杂着工地特有的气味;顺着斜坡没走多远,衣服上已经汗湿了。水汽在花岗岩井壁上凝结,滴在厚重的安全帽上,又和汗水一起落向地面,流向斜井的更深处。

  据江门中微子实验项目负责土建项目的副经理、中科院高能所研究员、开平中微子研究中心主任李小男介绍,2015年1月10日,该地下工程正式启动。刚开始,斜井每月最高能往前推进120多米。9个月后,地下开始渗水,竖井、斜井均出现大量涌水,平均每小时有500立方米的地下水往上喷,最高时甚至达到700立方米/时。李小男说,这个5.7米×5.6米的断面前后出现了3次大涌水,2016年一次,2017年两次。

  “不到半小时,地下水就能将工作面淹没,那时真是惊心动魄”,李小男说,后来他们采用了很多工艺措施来控制涌水,比如施工时加阀门等快速封堵技术,掌握了一些特殊工艺之后,大家对于控制涌水也就有把握了。

  斜井内潮湿的环境证实了李小男的介绍,由于岩层内部的大量渗水,排水问题一直是对整个工程的巨大挑战。

  红色的人员运输车已在浓雾中等候。说是运输车,其实只是一个简单的金属框架,车上的每一排“座位”都很狭窄。安全帽顶着车顶,车上的乘客要蜷缩着双脚,才能勉强挤进座位,而车架上早已沾满了工人们靴底和身上带来的沙子和泥水。

  缆绳下放,随着铁轨的震动声,运输车载着大家驶向地底。阳光很快就被水雾阻挡在了身后。洞内的照明十分微弱,强光手电筒的光线每前进几米,就会被浓厚的黑暗“挡”了回来,只能照亮侧面的洞壁,而上面布满了水管和电缆。铁轨缓缓从前方的黑暗中浮现,又在身后消失。而洞内的景象没有任何变化,这条隧道仿佛无穷无尽。唯一能感知的,只有越来越湿热的环境以及有些呛鼻的空气。

  缆车不知在黑暗中行进了多久,突然从岩石内部传来机械的轰鸣声。随后声音迅速放大,当中还夹杂了水流的噪声,震耳欲聋。沿途洞壁的凹室中赫然出现一个水池,原来,巨大的抽水机从地底泵出岩层的渗水通过十几根水管抽到这里,在几百米的岩石压力作用下,水流从十几根管道中一齐喷涌而出,翻腾的水花滚进了泥浆,不断来回涌动。每天有近万立方米的渗水被抽到这里来减小水压,再被运上去地表。斜井内人们说话的声音会完全淹没在机械的轰鸣中。

  又过了许久,铁轨终于到了尽头。而与斜井底部相接的是施工支洞。“竖井、斜井没有打通前,地下不通风,施工很困难,工人们全靠风机从风道里送风,2017年6月22日后动工,到2018年1月底前竖井和斜井逐渐贯通”,李小男表示,斜井打通后,安全方面的施工灵活度大了很多。

  下车后,大家在支洞中穿行。地下各条隧道的挖掘工作已经完成,但地面并不平整,布满了水坑和碎石。尽管每人都穿着厚重的高筒靴,但仍需注意每一步落脚的位置。而在井底刺眼的探照灯下,工人们在机械前劳作。在交错的水管中间,工人们大多赤裸着上身,黝黑的身躯沾上洞壁的泥灰,经由汗水会反射出一层油光。一位工人蹲在水管上短暂歇息,面对着机械的排气扇享受着难得流动的空气。而实际上,目前的通风系统还是临时的,通风能力有限。

  李小男介绍,工程目前正在加速进行,工人们每天24小时三班轮换。“这样的高温高湿环境,要长时间施工非常困难,必须每天把冰块运下去给工人”,李小男说,工人们太不容易了,每天下班回到地面,他们的防护服全都湿透了。“他们的辛苦也是为我们以后的便利打基础,到明年,我们的地下工作条件就会非常好了”,李小男说, 明年实验室内的环境将保持恒温恒湿,将来实验室通过高度自动化控制还可以达到地下无人值守的程度。

  顺着地道爬上一个平台,眼前豁然开朗。整个地下工程的核心——实验大厅展现在大家眼前。早在今年年初,这个实验大厅拱顶便开挖出来了。

  李小男介绍,大厅拱顶跨度50米,当时大家心里没有底,为保证结构稳定,采用了各种支护,为此耗费了很长时间。而更困难的是,大厅顶部有一条宽度达20厘米的花岗岩断层,施工前,工人们把大厅的位置已经移动了30米,但还是躲不开,因为这条断层横跨整个大厅,施工耗费了很多时间,每打一个孔就会漏水,在这种情况下施工难度特别大,必须要把水先堵上。

  “我们用9米的锚杆打进岩石里用以固定岩石表面,再用30米的锚索确保岩石结构安全”,李小男介绍,这条断层和地下水的出现耽误了工期,这个大厅足足挖了2年才完工。

  抬头望去,数百个巨大的锚链紧紧地钉在大厅的穹顶上,每个锚链都连接着20米长、像手臂一般粗的钢筋,深深地插入大厅上方的岩石中,从而吊起了巨大的穹顶。

  从高处俯视,这个纵横几十米的大厅规模堪比一个体育馆。据了解,大厅还尚未完工,要继续向下挖掘最后的十几米深。一部分施工人员正在大厅里开挖一个43.5×44米的大水池,球状探测器将装在这个大水池中。

  实验大厅内的供电、通风等支持实验的附属设备也在同时安装中。今年下半年,实验人员就开始进场了。

  “中心探测器的有机玻璃球将现场进行拼接,要将有机玻璃天衣无缝地粘在一起,对环境的要求非常苛刻,温度要在22℃,正负在1℃范围内,否则会引起形变甚至断裂,而灌到玻璃球里的液闪能不能达到实验要求的指标,这都关系到实验成败。”李小男说。

  离开平台,从隧道盘绕到大厅底部,仰望穹顶,在一片漆黑中只能看到探照灯刺眼的白光,给人一种眩晕感。几天前这里刚进行过一次爆破,巨大的石块四处堆积,岩层渗水聚集在角落形成水池。在现场,车轮接近一人高的运输车和挖掘机正在清理并运走石块,并继续向下挖掘。工程车辆与石块的撞击声回荡在穹顶之下,扬起的粉尘弥漫在探照灯光线之中。

  穿过大厅回到斜井底部,笔者与一批刚下了班的工人一起乘坐运输车返回地面。在车上,也许是因为疲倦,也许是因为熟悉了这黑暗,工人们都一言不发。快到洞口时,有些工人拿出了手机,一连串的消息铃声这才响起,大家终于恢复了与地面的联系。

  从洞口望进去,李小男感慨万千。从此前负责大亚湾中微子实验安装及运行,到如今负责江门中微子实验项目的土建工程,李小男人生中的12年就这么过去了,他曾经是一个粒子物理学家,自嘲现在却成了一个工头,但他却说:“能够参与这样的项目,干这个活,很过瘾!”

  李小男还清楚地记得,2011年12月24日晚上11时54分,当大亚湾中微子项目启动后,他跟大家一样激动,而在55天后,大亚湾团队就向世界发表了成果:中微子第三种振荡模式。自己参与的这件事能够获得重大科研成果,他觉得太刺激、太过瘾了。他期待2022年交付使用的江门中微子实验项目也能有重大发现。

(来源:《广州日报》2020年07月31日 第12版 https://gzdaily.dayoo.com/pc/html/2020-07/31/content_132790_713321.htm


 
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