20分鐘穿越天山,世界最長(zhǎng)高速公路隧道建成有多難?
12月30日上午11時(shí)許,由中國(guó)交建承建的世界最長(zhǎng)高速公路隧道——天山勝利隧道全線貫通。作為我國(guó)加快建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)的重大標(biāo)志性工程之一,這條隧道將穿越天山的時(shí)間從原來(lái)的3小時(shí)縮短到約20分鐘。
在52個(gè)月的施工過(guò)程中,建設(shè)團(tuán)隊(duì)直面地質(zhì)條件復(fù)雜等挑戰(zhàn),首次在國(guó)內(nèi)高速公路隧道建設(shè)中應(yīng)用硬巖掘進(jìn)機(jī),首創(chuàng)“三洞+四豎井”施工法,實(shí)現(xiàn)“長(zhǎng)隧短打”快速掘進(jìn),有效節(jié)約施工工期。
作為國(guó)內(nèi)高速公路中典型的高寒、高海拔、高地應(yīng)力特長(zhǎng)隧道,天山勝利隧道橫穿天山中部,記錄著建設(shè)團(tuán)隊(duì)的辛勤付出。自2020年開工建設(shè)以來(lái),先后數(shù)千名建設(shè)者奮戰(zhàn)在天山腹地,完成了我國(guó)高速公路隧道建設(shè)的又一創(chuàng)舉。

天山勝利隧道南出口。
人民日?qǐng)?bào)記者 張武軍 攝
如何穿越地質(zhì)斷裂帶?
減震吸能,精準(zhǔn)施工
11月16日,隨著“天山號(hào)”硬巖掘進(jìn)機(jī)的刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)“咬”碎巖石,“天山號(hào)”成功穿越花崗巖斷層蝕變帶?!俺掷m(xù)14個(gè)月艱難攻堅(jiān),這一過(guò)程寫滿不易?!敝袊?guó)交建新疆烏尉公路第五標(biāo)段項(xiàng)目部總工程師黃登俠長(zhǎng)舒一口氣?!斑@里的花崗巖十分脆弱,一碰就‘碎’?!秉S登俠回憶,一次掘進(jìn)中,花崗巖碎石纏住刀盤,重量超2800噸的“天山號(hào)”被困。團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了多次嘗試,最終通過(guò)從右洞向中導(dǎo)洞刀盤正前方開設(shè)橫通道,人工鉆爆完成前方的開挖、清理、支護(hù),再由“天山號(hào)”空推,才順利穿越斷層蝕變帶。
黃登俠介紹,整個(gè)隧道要穿越16個(gè)地質(zhì)斷裂帶,其中12個(gè)在進(jìn)口端,巖層復(fù)雜、地質(zhì)脆弱,同時(shí)隧道施工段處于高地應(yīng)力環(huán)境,最大地應(yīng)力值將近22兆帕,“這就像在‘豆腐腦’中施工,很可能會(huì)遇到泥漿噴涌、巖爆等。”
這樣的情況,第五標(biāo)段工程部部長(zhǎng)吳特力根遇到不止一次。隧道進(jìn)口端掘進(jìn)至1900米處時(shí),項(xiàng)目遭遇了全線最大斷層F6博阿斷裂帶,影響寬度達(dá)440米。巖體破碎且富含水體,施工難度極大。
“硬巖掘進(jìn)機(jī)最怕遇到忽軟忽硬的環(huán)境,在這樣的環(huán)境里,坍塌、涌水是常有的事,有時(shí)候一天出水量就達(dá)7000立方米。”吳特力根說(shuō),面對(duì)隨時(shí)可能出現(xiàn)的坍塌,團(tuán)隊(duì)選擇加密支護(hù),將超3.78萬(wàn)根聚乙烯管泡沫混凝土牢牢固定在巖壁上,形成一圈70厘米厚的泡沫混凝土減震層,化解斷層對(duì)圍巖支護(hù)造成的擠壓力,歷時(shí)80天終于成功穿越F6博阿斷裂帶。
天山勝利隧道項(xiàng)目是第五標(biāo)段項(xiàng)目部硬巖掘進(jìn)機(jī)工區(qū)副主任杜明忱參加工作以來(lái)的第一個(gè)項(xiàng)目。“4年多里遇到的困難一次比一次棘手,但我們挺過(guò)來(lái)了。”杜明忱說(shuō),泥水涌出時(shí)常常淹到腰腹,但憑著不服輸?shù)木?,團(tuán)隊(duì)攻克了隧道建設(shè)的一個(gè)又一個(gè)難題。

工人在澆灌混凝土。
人民日?qǐng)?bào)記者 張武軍 攝
如何縮短工期?
“長(zhǎng)隧短打”,有效施工工期從72個(gè)月縮短至52個(gè)月
在天山山脈開鑿兩個(gè)長(zhǎng)達(dá)22.13公里的洞,如果用傳統(tǒng)的鉆爆法,有效施工工期預(yù)計(jì)為72個(gè)月,但為了滿足群眾出行、區(qū)域發(fā)展等需求,工程建設(shè)必須爭(zhēng)分奪秒。
“經(jīng)過(guò)反復(fù)研究論證,我們創(chuàng)新選擇‘主洞+中導(dǎo)洞’的開挖方案?!敝袊?guó)交建新疆烏尉項(xiàng)目總工程師苗寶棟解釋,在左右兩個(gè)主洞之間增加一個(gè)中導(dǎo)洞,由中交集團(tuán)自主研制、為天山勝利隧道量身打造的硬巖掘進(jìn)機(jī)擔(dān)當(dāng)“開路先鋒”,為左右洞開出更多作業(yè)面,相當(dāng)于把主洞“切割”成多段同時(shí)作業(yè),實(shí)現(xiàn)“長(zhǎng)隧短打”。
第五標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理王賀起曾參與建設(shè)東天山特長(zhǎng)隧道,這次再上天山,首次在國(guó)內(nèi)高速公路隧道建設(shè)中應(yīng)用硬巖掘進(jìn)機(jī),用的還是全球首創(chuàng)的新型壓注式工法,他心里也沒(méi)底。
隨著巨大的轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)數(shù)十把刀頭一點(diǎn)點(diǎn)向前突進(jìn),巖石被擠壓成碎渣,“天山號(hào)”和“勝利號(hào)”兩臺(tái)硬巖掘進(jìn)機(jī)從天山山脈南北兩側(cè)同時(shí)向中間施工,最快時(shí)以每天20到30米的速度掘進(jìn),是人工挖掘速度的5倍以上,工期縮短至52個(gè)月。
創(chuàng)新方案提升掘進(jìn)速度,同時(shí)也增加了施工作業(yè)面,如何保證項(xiàng)目安全高效運(yùn)行成為又一難題?!笆┕じ叻迤趦H出口端就有7個(gè)作業(yè)面同步作業(yè),幽深的隧道內(nèi)每天進(jìn)出人員超過(guò)1200人,車輛往返六七百車次?!钡诹鶚?biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理李亞隆說(shuō)。
走進(jìn)數(shù)字化監(jiān)控指揮中心,隧道內(nèi)施工人數(shù)、洞內(nèi)車輛等數(shù)據(jù)一目了然。“為了保障人員和車輛井然有序進(jìn)出隧道,我們打造了智能交通調(diào)度系統(tǒng)、車輛安裝定位系統(tǒng),人員使用電子門禁系統(tǒng),用科技的力量賦能項(xiàng)目建設(shè)?!崩顏喡≌f(shuō)。
兩頭同時(shí)掘進(jìn),如何保證在山體內(nèi)部順利“相遇”?保障力量源自一支特別的技術(shù)隊(duì)伍——精測(cè)隊(duì)。在進(jìn)口端和出口端,精測(cè)隊(duì)隊(duì)員每半年開展一次聯(lián)測(cè)工作,對(duì)平面控制點(diǎn)和高程控制網(wǎng)進(jìn)行測(cè)量,確保方向不跑偏。
如何通風(fēng)?
4座豎井,打造隧道“呼吸系統(tǒng)”
隧道長(zhǎng)度超長(zhǎng),最大埋深超過(guò)1100米,施工高峰期,隧道內(nèi)爆破炮煙、內(nèi)燃機(jī)尾氣和車輛揚(yáng)塵等污染物眾多。如何通風(fēng)、排煙?
“經(jīng)過(guò)測(cè)算,原來(lái)高峰期的風(fēng)機(jī)配置功率達(dá)8700千瓦,這不僅會(huì)增加環(huán)境負(fù)擔(dān),也會(huì)導(dǎo)致污染物浮動(dòng),影響施工安全?!泵鎸?duì)工程條件限制,第六標(biāo)段項(xiàng)目總工程師毛錦波創(chuàng)新性地提出三洞巷道式長(zhǎng)距離施工通風(fēng)法,充分利用硬巖掘進(jìn)機(jī)超前平行中導(dǎo)洞和豎井作為施工通風(fēng)巷道,優(yōu)化通風(fēng)布局和風(fēng)機(jī)配置,根據(jù)不同工序下鉆爆法作業(yè)面的需風(fēng)量,通過(guò)精細(xì)的工序管理,將風(fēng)機(jī)配置功率降低至2400千瓦,有效解決了特長(zhǎng)隧道施工通風(fēng)的難題,還實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。
從天山自上而下開鑿的4對(duì)通風(fēng)豎井在運(yùn)營(yíng)階段將發(fā)揮“煙囪效應(yīng)”,成為整個(gè)隧道的“呼吸系統(tǒng)”。其中2號(hào)豎井兩口井身深度都超過(guò)700米,是世界上最深高速公路豎井?!?0多名工作人員常年堅(jiān)守在高海拔的極端環(huán)境中。”黃登俠說(shuō),結(jié)合Ⅵ型井架、抓巖機(jī)的設(shè)備輔助優(yōu)勢(shì),采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)的八臂液壓傘鉆進(jìn)行掘進(jìn)施工,2號(hào)豎井兩口井身耗時(shí)788天順利完成落底。
為了開挖豎井,團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制造出全球首個(gè)高寒高海拔超大超深豎井裝備“首創(chuàng)號(hào)”。“首創(chuàng)號(hào)”向下掘進(jìn),施工人員駕駛小型挖掘機(jī)把洞內(nèi)廢渣裝進(jìn)吊桶,再用提升設(shè)備運(yùn)到地面統(tǒng)一拉運(yùn)。
與洞口相比,豎井海拔更高,環(huán)境更惡劣,常年下雪,凍土層非常厚,純冰層就有30多米厚?!吧厦嫜┫碌枚啵酌L(fēng)呼呼地刮?!睏铞蝸?lái)參加項(xiàng)目不久,就被派到了1號(hào)豎井,擔(dān)任工區(qū)主任,住的是帳篷,煮飯要用高壓鍋。
在處理的眾多險(xiǎn)情中,一次豎井涌水的意外讓楊鑫來(lái)印象格外深刻?!按虻降叵?70多米時(shí),豎井突遇涌水。當(dāng)時(shí)井下溫度10余攝氏度,井上溫度零下30攝氏度,出井時(shí)必須快速行動(dòng),不然衣服就會(huì)被凍住。”楊鑫來(lái)回憶,他和團(tuán)隊(duì)成員連續(xù)39天加班加點(diǎn),才最終化解了險(xiǎn)情。
巍巍高山,天山勝利隧道穿越其間,見證著一批批工程建設(shè)者的付出與成長(zhǎng)。
延伸閱讀
穿越天山有多難
人民日?qǐng)?bào)記者 韓鑫
作為烏尉高速公路項(xiàng)目關(guān)鍵性控制工程,天山勝利隧道進(jìn)口端位于永豐鎮(zhèn)往后峽方向75公里處,出口端位于和靜縣北部?!疤焐絼倮淼烙小L(zhǎng)’‘多’‘深’‘低’‘高’的難點(diǎn)?!敝袊?guó)交建新疆烏尉項(xiàng)目總工程師苗寶棟介紹。
“長(zhǎng)”是指隧道單洞長(zhǎng)22.13公里,約等于5座南京長(zhǎng)江大橋公路橋的總長(zhǎng);“多”指斷裂帶多,整個(gè)隧道穿越16個(gè)地質(zhì)斷裂帶,坍塌、突水涌泥風(fēng)險(xiǎn)大;“深”則是指隧道最大埋深1112.6米,具備通風(fēng)等功能的二號(hào)豎井最深達(dá)700多米,是世界最深高速公路豎井;“低”指溫度低、氣壓低、含氧量低,“高”指高地應(yīng)力、高壓地下水、高地震烈度、高環(huán)保等級(jí),都增加了施工難度。
據(jù)了解,烏尉高速公路預(yù)計(jì)明年年底全線建成通車,屆時(shí)烏魯木齊市到庫(kù)爾勒市的駕車時(shí)長(zhǎng)將從7小時(shí)左右縮短到3小時(shí)左右,成為連接北疆、南疆之間的便捷公路運(yùn)輸通道。


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