(原標題:中國“基建狂魔”即將打通天山)
央視網消息,“天山勝利隧道建成后,從烏魯木齊到尉犁縣,將從原來的7小時縮短至3小時!
令人拍手稱贊的一句話,背后有多少艱辛?“基建狂魔”不提,那就我們說。
天山勝利隧道是世界在建高速公路最長的隧道
“一長”“一多”“二深”“五高”
天山勝利隧道全長22.1公里,是烏尉高速公路的“咽喉”工程,也是世界在建高速公路最長的隧道。
今年2月,天還未亮,中國交建新疆烏尉公路項目土建06標段(負責天山勝利隧道出口端)項目經理李亞隆卻早早起床,研究相關數據、優(yōu)化排水方案……
最近,天山勝利隧道出口端掘進施工中遇到的裂隙涌水問題,讓他有些頭疼。
“每小時約200立方米的涌水,而且現在掘進機正處在反坡掘進階段,也就是下坡,涌水全部積到了刀頭部分,快速有效地抽排水迫在眉睫!崩顏喡〉纳ひ粢延行┥硢,他告訴記者,目前,“勝利號”掘進機已由天山之南向北掘進了8.5公里,正是工程吃勁兒的時候,裂隙涌水嚴重影響了施工效率!耙郧,這種巖層條件下,每天大約可以掘進15米,這兩天的進度明顯降了下來,每天只能掘進10米左右。”李亞隆心急如焚。
記者了解到,李亞隆2017年便參與天山勝利隧道項目,從前期論證、方案設計到啟動施工,再到如今中導洞掘進突破16公里關口,他們遇到的“攔路虎”不計其數。
天山勝利隧道全長22.1公里,圖為隧道口 中國交建供圖
回憶起六年前初到項目時的情景,他仍然記憶猶新。當時,作為一個有著十余年隧道施工經驗的“老人”,他對穿越天山之難已有心理準備,但現實的難仍讓他倍感壓力。
“天山山脈素有‘地質博物館’之稱,工程難度可想而知。”李亞隆說。
他用“一長”“一多”“二深”“五高”來總結這條隧道的特點,而這些都是他們要攻克的難關。
“一長”,是指隧道單洞長約22.1公里,約為5座南京長江大橋的總和,是當今世界在建最長高速公路隧道。而這么長的洞,他們要打3個。
“一多”,是指斷裂帶多,整個隧道要穿越16個地質斷裂帶,施工難度極高。
“二深”,一是指具備通風等功能的豎井深,據他介紹,隧道2號豎井深706米,比我國最高建筑——上海中心大廈還高出近百米,是當今世界最深高速公路豎井。二是指隧道埋深深,該隧道最大埋深超過1100米,而埋深越大,巖爆、軟巖大變形、高地溫、高壓涌水等問題發(fā)生的幾率越高。
“五高”,是指高地應力、高地震烈度、高環(huán)保要求、高寒、高海拔。其中,隧道施工段最大地應力值達21.8兆帕,相當于人手指蓋大小巖石需承受218公斤重量,超過一般巖石承載力50倍以上。這意味著,施工中很有可能遇到巖爆,產生堪比四五級地震的振幅強度。而本身施工區(qū)域地質構造運動就比較強烈,基本烈度為Ⅷ度。
“不僅要克服高寒、低氧的施工環(huán)境,還要攻克復雜的地質條件,而穿越斷裂帶存在極高的巖爆、軟巖大變形、突涌水等風險!崩顏喡「嬖V記者。但“關關難過關關過”,進口端和出口端的隧道建設者們逐項攻關、各個擊破。
“天山號”和“勝利號”掘進機合成示意圖
如何縮短工期?“三洞+四豎井”
2月16日下午,中交天和副總工程師、設計研發(fā)總院院長靳黨鵬再次進入中導洞進口端的施工現場,了解“天山號”掘進機的應用情況。“目前,圍巖硬度高,控制好設備推進力及姿態(tài),可以有效降低刀具磨損程度……”靳黨鵬現場指導隧道中導洞進口端“天山號”掘進機的操作手崔華新。
據介紹,天山勝利隧道按雙向4車道分離式高速公路隧道設計,其施工如果按照以往隧道施工采用的斜井輔助施工方案,工期計劃72個月。
如何縮短工期?建設者們提出了世界首創(chuàng)的“三洞+四豎井”施工方案!叭础奔醋、右主洞和中導服務洞,左、右兩個主洞開挖直徑為14米,分別設計有兩個車道。中間的一條服務隧道直徑為8.4米,未來將用作應急和救援通道,可杜絕隧道內因事故等原因出現車輛擁堵的情況。“四豎井”即在整個隧道頂端開挖4座豎井,以實現縱向通風,相當于隧道的“呼吸系統(tǒng)”。
不過,開挖兩個洞的隧道就十分費時費力,為何還要多挖一個洞呢?
天山勝利隧道有三孔門洞
“考慮到隧道地形、地質特點、施工工期以及運營后的防災救援等諸多因素,中導洞使用掘進機掘進,發(fā)揮掘進機快速施工的特點,一是可提前探明地質,二是為主洞提供工作面;兩個主洞則使用鉆爆法。兩種工藝組合,從而實現‘長隧短打’。”中國交建新疆烏尉公路項目土建05標段(負責天山勝利隧道進口端)總工程師黃登俠告訴記者,掘進機每月掘進長度大約是傳統(tǒng)鉆爆法的3到10倍,而且兩個掘進機從南北兩個方向同時作業(yè),然后再通過橫洞為主洞增加輔助作業(yè)面,“這就相當于把主洞‘切割’成多段同時作業(yè),從而有效縮短施工工期!
“天山號”和“勝利號”便是中國交建為天山勝利隧道量身打造的掘進設備。“這兩個掘進機開挖直徑為8.43米,分別長282米、重約2000噸。更為重要的是,可實現在多種世界級復雜地層下安全、環(huán)保、高效地掘進!弊鳛椤疤焐教枴焙汀皠倮枴本蜻M機的總設計師,靳黨鵬帶領團隊針對超長、高寒、高海拔、復雜地質條件等,首創(chuàng)新型壓注工法硬巖掘進機。這是世界掘進設備領域的重大創(chuàng)新。
中國交建為天山勝利隧道量身打造的掘進設備
工法創(chuàng)新,使“天山號”“勝利號”具備三種不同的掘進模式和支護方式。
“根據地質條件不同,可以切換不同的掘進模式和支護方式!苯h鵬告訴記者,在較好圍巖條件下,可以采用敞開式工法掘進模式;在破碎帶、軟弱圍巖、巖爆地層,可以采用單護盾鋼模板壓注式混凝土支護掘進模式;在極破碎帶、軟巖大變形、強巖爆地層段,可以采用單護盾鋼管片支護掘進模式!昂髢煞N模式,就相當于對不良地層進行了加強型支護處理,以保證人員和設備的安全!
如此一來,在面對斷裂帶等不良地層時,掘進效率大大提升!皬拇饲暗氖┕みM度看,穿越斷裂帶采用后兩種工法,每天大約可掘進12米。如果采用傳統(tǒng)的敞開式工法,每天大約可掘進一兩米,而且還存在較大安全風險!苯h鵬進一步解釋道。
由此,原本72個月的工期將縮短至52個月。
“我們改變不了外界環(huán)境,只能改變應對方法。”靳黨鵬說,科技創(chuàng)新帶來的疊加效應非常明顯,目前他正根據“天山號”“勝利號”使用情況進行進一步創(chuàng)新,為后續(xù)研發(fā)設計新設備做準備。
“工程越做越難,但我們自主研發(fā)的設備越來越多,技術越來越先進。”隧道施工人員曾煜說。
掘進機使用全球首創(chuàng)的壓注工法掘進成型的山體隧道
隧道進口端主洞掘進取得新突破
11月19日,天山勝利隧道進口端左右主洞累計掘進雙雙突破7公里大關,為項目整體推進奠定了堅實的基礎。
天山勝利隧道進口端位于永豐鎮(zhèn)往后峽方向75公里處,目前左主洞累計掘進7260米、右洞累計掘進7010米、中導洞累計掘進8950.5米。
記者了解到,目前后峽山區(qū)氣溫驟降,天山勝利隧道進入冬季施工期,隧道建設者們提前儲備大量的柴油、水泥、鋼材等生產物資以及米面糧油、藥品等生活物資和保暖用品。
“我們提前協(xié)調各單位、建材提供廠商,并派出專人值守押運,確保冬天施工物資如期保量進場!秉S登俠說,項目部還提前為所有施工機械做好保溫措施,落實混凝土防凍要求、混凝土原材料的加熱溫度以及混凝土出攪拌機時的溫度要求,控制現場混凝土入模溫度等,確保各工序施工質量達標。
根據施工安排,烏尉高速計劃于2025年通車。作為烏尉高速公路的“咽喉”工程,天山勝利隧道建成后,穿越天山僅需約20分鐘,將打通南北疆交通運輸屏障。烏尉高速公路通車后,烏魯木齊到庫爾勒的駕車時長將從6小時左右縮短到3小時左右。
圖為鳥瞰天山勝利隧道進口端
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