江门漩涡气泵(深入地下700米探访江门中微子工程)

Posted 2023-05-31

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江门漩涡气泵(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

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）

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