中国“基建狂魔”即将打通天山?
央视网消息,天山胜利隧道建成后,从乌鲁木齐到尉犁县,将从原来的7小时缩短至3小时。
令人拍手称赞的一句话,背后有多少艰辛?基建狂魔不提,那就我们说。
一长一多二深五高天山胜利隧道全长22.1公里,是乌尉高速公路的咽喉工程,也是世界在建高速公路最长的隧道。
今年2月,天还未亮,中国交建新疆乌尉公路项目土建06标段项目经理李亚隆却早早起床,研究相关数据、优化排水方案
最近,天山胜利隧道出口端掘进施工中遇到的裂隙涌水问题,让他有些头疼。
每小时约200立方米的涌水,而且现在掘进机正处在反坡掘进阶段,也就是下坡,涌水全部积到了刀头部分,快速有效地抽排水迫在眉睫。李亚隆的嗓音已有些沙哑,他告诉记者,目前,胜利号掘进机已由天山之南向北掘进了8.5公里,正是工程吃劲儿的时候,裂隙涌水严重影响了施工效率。以前,这种岩层条件下,每天大约可以掘进15米,这两天的进度明显降了下来,每天只能掘进10米左右。李亚隆心急如焚。
天山胜利隧道口。
回忆起六年前初到项目时的情景,他仍然记忆犹新。当时,作为一个有着十余年隧道施工经验的老人,他对穿越天山之难已有心理准备,但现实的难仍让他倍感压力。
天山山脉素有‘地质博物馆’之称,工程难度可想而知。李亚隆说。
他用一长一多二深五高来总结这条隧道的特点,而这些都是他们要攻克的难关。
一长,是指隧道单洞长约22.1公里,约为5座南京长江大桥的总和,是当今世界在建最长高速公路隧道。而这么长的洞,他们要打3个。
一多,是指断裂带多,整个隧道要穿越16个地质断裂带,施工难度极高。
二深,一是指具备通风等功能的竖井深,据他介绍,隧道2号竖井深706米,比我国最高建筑上海中心大厦还高出近百米,是当今世界最深高速公路竖井。二是指隧道埋深深,该隧道最大埋深超过1100米,而埋深越大,岩爆、软岩大变形、高地温、高压涌水等问题发生的几率越高。
五高,是指高地应力、高地震烈度、高环保要求、高寒、高海拔。其中,隧道施工段最大地应力值达21.8兆帕,相当于人手指盖大小岩石需承受218公斤重量,超过一般岩石承载力50倍以上。这意味着,施工中很有可能遇到岩爆,产生堪比四五级地震的振幅强度。而本身施工区域地质构造运动就比较强烈,基本烈度为Ⅷ度。
不仅要克服高寒、低氧的施工环境,还要攻克复杂的地质条件,而穿越断裂带存在极高的岩爆、软岩大变形、突涌水等风险。李亚隆告诉记者。但关关难过关关过,进口端和出口端的隧道建设者们逐项攻关、各个击破。
天山号和胜利号掘进机合成示意图
如何缩短工期?三洞+四竖井
2月16日下午,中交天和副总工程师、设计研发总院院长靳党鹏再次进入中导洞进口端的施工现场,了解天山号掘进机的应用情况。目前,围岩硬度高,控制好设备推进力及姿态,可以有效降低刀具磨损程度靳党鹏现场指导隧道中导洞进口端天山号掘进机的操作手崔华新。
据介绍,天山胜利隧道按双向4车道分离式高速公路隧道设计,其施工如果按照以往隧道施工采用的斜井辅助施工方案,工期计划72个月。
如何缩短工期?建设者们提出了世界首创的三洞+四竖井施工方案。三洞即左、右主洞和中导服务洞,左、右两个主洞开挖直径为14米,分别设计有两个车道。中间的一条服务隧道直径为8.4米,未来将用作应急和救援通道,可杜绝隧道内因事故等原因出现车辆拥堵的情况。四竖井即在整个隧道顶端开挖4座竖井,以实现纵向通风,相当于隧道的呼吸系统。
不过,开挖两个洞的隧道就十分费时费力,为何还要多挖一个洞呢?
考虑到隧道地形、地质特点、施工工期以及运营后的防灾救援等诸多因素,中导洞使用掘进机掘进,发挥掘进机快速施工的特点,一是可提前探明地质,二是为主洞提供工作面;两个主洞则使用钻爆法。两种工艺组合,从而实现‘长隧短打’。中国交建新疆乌尉公路项目土建05标段总工程师黄登侠告诉记者,掘进机每月掘进长度大约是传统钻爆法的3到10倍,而且两个掘进机从南北两个方向同时作业,然后再通过横洞为主洞增加辅助作业面,这就相当于把主洞‘切割’成多段同时作业,从而有效缩短施工工期。
天山号和胜利号便是中国交建为天山胜利隧道量身打造的掘进设备。这两个掘进机开挖直径为8.43米,分别长282米、重约2000吨。更为重要的是,可实现在多种世界级复杂地层下安全、环保、高效地掘进。作为天山号和胜利号掘进机的总设计师,靳党鹏带领团队针对超长、高寒、高海拔、复杂地质条件等,首创新型压注工法硬岩掘进机。这是世界掘进设备领域的重大创新。
工法创新,使天山号胜利号具备三种不同的掘进模式和支护方式。
根据地质条件不同,可以切换不同的掘进模式和支护方式。靳党鹏告诉记者,在较好围岩条件下,可以采用敞开式工法掘进模式;在破碎带、软弱围岩、岩爆地层,可以采用单护盾钢模板压注式混凝土支护掘进模式;在极破碎带、软岩大变形、强岩爆地层段,可以采用单护盾钢管片支护掘进模式。后两种模式,就相当于对不良地层进行了加强型支护处理,以保证人员和设备的安全。
如此一来,在面对断裂带等不良地层时,掘进效率大大提升。从此前的施工进度看,穿越断裂带采用后两种工法,每天大约可掘进12米。如果采用传统的敞开式工法,每天大约可掘进一两米,而且还存在较大安全风险。靳党鹏进一步解释道。
由此,原本72个月的工期将缩短至52个月。
我们改变不了外界环境,只能改变应对方法。靳党鹏说,科技创新带来的叠加效应非常明显,目前他正根据天山号胜利号使用情况进行进一步创新,为后续研发设计新设备做准备。
工程越做越难,但我们自主研发的设备越来越多,技术越来越先进。隧道施工人员曾煜说。
掘进机使用全球首创的压注工法掘进成型的山体隧道
隧道进口端主洞掘进取得新突破
11月19日,天山胜利隧道进口端左右主洞累计掘进双双突破7公里大关,为项目整体推进奠定了坚实的基础。
天山胜利隧道进口端位于永丰镇往后峡方向75公里处,目前左主洞累计掘进7260米、右洞累计掘进7010米、中导洞累计掘进8950.5米。
我们提前协调各单位、建材提供厂商,并派出专人值守押运,确保冬天施工物资如期保量进场。黄登侠说,项目部还提前为所有施工机械做好保温措施,落实混凝土防冻要求、混凝土原材料的加热温度以及混凝土出搅拌机时的温度要求,控制现场混凝土入模温度等,确保各工序施工质量达标。
根据施工安排,乌尉高速计划于2025年通车。作为乌尉高速公路的咽喉工程,天山胜利隧道建成后,穿越天山仅需约20分钟,将打通南北疆交通运输屏障。乌尉高速公路通车后,乌鲁木齐到库尔勒的驾车时长将从6小时左右缩短到3小时左右。
图为鸟瞰天山胜利隧道进口端
编辑:周杨责编:吴忠兰审核:冯飞