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    人民網(wǎng)
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    世界在建最長(zhǎng)高速公路隧道正在緊張施工

    人民日?qǐng)?bào)丨天山勝利隧道:攻克技術(shù)難題 注重生態(tài)友好 優(yōu)化施工管理(產(chǎn)經(jīng)觀察)

    本報(bào)記者 韓 鑫
    2024年09月19日11:37 | 來(lái)源:人民網(wǎng)-《人民日?qǐng)?bào)》
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    《 人民日?qǐng)?bào) 》( 2024年09月18日 18 版)

    烏魯木齊至尉犁高速公路天山勝利隧道進(jìn)口端。新華社記者 丁 磊攝

    祖國(guó)西北,莽莽天山橫貫東西。

    車(chē)出新疆庫(kù)爾勒市區(qū),沿216國(guó)道前行,海拔一路攀升,天山由遠(yuǎn)及近,窗外倏然換了風(fēng)景——山體巍峨冷峻,山間小河流淌,滋養(yǎng)出大片綠意。視線右移,只見(jiàn)橋梁飛架、隧洞鉆山,新疆烏尉(烏魯木齊至尉犁)高速公路比鄰而建。

    盤(pán)山而上,中導(dǎo)洞正在皚皚積雪下緊張施工。這便是烏尉高速全線控制性工程、全長(zhǎng)22.1公里的世界在建最長(zhǎng)高速公路隧道——天山勝利隧道。

    作為連接南北疆的重要通道,烏尉高速公路全長(zhǎng)近320公里,橋隧比超40%,自2019年批復(fù)開(kāi)建以來(lái),目前已完成工程量的81%。2025年天山勝利隧道貫通后,烏尉高速便能實(shí)現(xiàn)全線通車(chē)。屆時(shí),駕車(chē)穿越天山僅需約20分鐘,烏魯木齊至庫(kù)爾勒車(chē)程將從7個(gè)多小時(shí)縮短至約3小時(shí)。日前,記者前往建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)一探究竟。

    創(chuàng)新工法穿越16個(gè)地質(zhì)斷裂帶,專(zhuān)研設(shè)備創(chuàng)下全球最深“一鉆成井”硬巖豎井紀(jì)錄

    砂巖、花崗巖、大理巖……天山勝利隧道口百米外的一處展臺(tái)上,陳列著上百種巖石樣品,它們?nèi)縼?lái)自天山山脈。近觀細(xì)看,每塊石頭形態(tài)各異,鑿痕依稀可見(jiàn)。

    “天山素有‘地質(zhì)博物館’之稱(chēng),施工難度可想而知。”中交新疆交通投資發(fā)展有限公司董事長(zhǎng)崔景川將難點(diǎn)細(xì)細(xì)道來(lái):整個(gè)隧道要穿越16個(gè)地質(zhì)斷裂帶,巖層復(fù)雜、地質(zhì)脆弱;此外,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,相當(dāng)于一塊手指蓋大小的巖石就要承受200多公斤重量,是一般巖石承載力的50倍以上,“這意味著,施工中很可能遇到巖爆,破壞力堪比四五級(jí)地震。”

    2021年7月,正式開(kāi)工一年多,隧道進(jìn)口端掘進(jìn)至1900米處時(shí),項(xiàng)目遭遇施工以來(lái)最大“攔路虎”——全線最大斷層F6斷裂帶,影響寬度達(dá)440米。構(gòu)造復(fù)雜、巖體破碎且富含水體,造就了特殊的“易碎”體質(zhì)。

    “TBM(全斷面硬巖隧道掘進(jìn)機(jī))不怕‘來(lái)硬的’,也無(wú)懼‘來(lái)軟的’,就怕這種‘時(shí)硬時(shí)軟’的!”中交烏尉高速五標(biāo)段項(xiàng)目總工程師黃登俠回憶,當(dāng)時(shí),坍塌、突泥、涌水接連出現(xiàn),掘進(jìn)機(jī)面臨卡機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。

    改變不了施工環(huán)境,就改變應(yīng)對(duì)方法。“傳統(tǒng)鋼拱架作為圍巖支護(hù),難以抵抗強(qiáng)烈的擠壓力。我們決定轉(zhuǎn)變思路,通過(guò)‘以柔克剛’,讓結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。”隨后,黃登俠帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)通過(guò)反復(fù)模擬受力,研發(fā)出70厘米厚的泡沫混凝土作為減震吸能結(jié)構(gòu)。

    “它能有效吸納地質(zhì)活動(dòng)產(chǎn)生的能量。最終,我們順利穿越斷層。”黃登俠介紹,自方案實(shí)施以來(lái),工程經(jīng)受住了一次次活躍地質(zhì)運(yùn)動(dòng)的考驗(yàn)。

    山體內(nèi),創(chuàng)新工法過(guò)斷層;山頂上,專(zhuān)研設(shè)備打豎井。

    天山勝利隧道最大埋深超過(guò)1100米,為緩解施工中的通風(fēng)難題,并滿(mǎn)足后期運(yùn)營(yíng)通風(fēng)、排煙的需求,施工人員需要從天山自上而下開(kāi)鑿4座豎井,作為整個(gè)隧道的“呼吸系統(tǒng)”。

    “2號(hào)豎井深706米,這根長(zhǎng)長(zhǎng)的‘煙囪’比廣州塔還高出100多米,是當(dāng)今世界最深高速公路豎井。”中交天和南京分公司副總經(jīng)理康健說(shuō),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)”,通過(guò)泥水分離技術(shù),一舉解決了千米級(jí)豎井泥漿排渣問(wèn)題,創(chuàng)下全球最深“一鉆成井”硬巖豎井紀(jì)錄。

    借助智能交通調(diào)度系統(tǒng),洞內(nèi)人、車(chē)和設(shè)備有序通行

    超長(zhǎng)隧道、超大埋深、地質(zhì)復(fù)雜、巖石破碎,倘若采用傳統(tǒng)的鉆孔爆破法,想要打通天山,大概需要12年。

    如何縮短工期?建設(shè)團(tuán)隊(duì)在公路隧道領(lǐng)域使用新的組合工藝,實(shí)現(xiàn)“長(zhǎng)隧短打”。

    中交烏尉高速六標(biāo)段項(xiàng)目黨支部書(shū)記侯永川解釋道,新的組合工藝相當(dāng)于將整條隧道切割成段、分段施工,從而將工期從72個(gè)月縮短至52個(gè)月。

    增加施工作業(yè)面,會(huì)提升掘進(jìn)速度,但也帶來(lái)了復(fù)雜的管理難題:高峰期時(shí),幽深昏暗的隧道內(nèi),3個(gè)隧洞共7個(gè)作業(yè)面同步作業(yè),每天1000多人進(jìn)出施工,出渣車(chē)、材料運(yùn)輸車(chē)等超900車(chē)次往返其中,平均每?jī)煞昼娋鸵M(jìn)出一輛車(chē)。

    “就這一超級(jí)工程而言,施工難度很大,但管理組織更難,絕非‘大呼隆’,而是‘精細(xì)活’。”中交烏尉高速六標(biāo)段項(xiàng)目總工程師毛錦波告訴記者,隧道凈斷面狹小、運(yùn)距又長(zhǎng),要保證連續(xù)施工不中斷,相當(dāng)于“螺螄殼里做道場(chǎng)”。

    確保車(chē)輛暢通行駛是第一個(gè)難關(guān)。

    將近凌晨,洞外夜色如墨、萬(wàn)籟俱靜,洞內(nèi)卻燈火通明、車(chē)水馬龍。出渣的、運(yùn)料的、載人的,各式車(chē)輛來(lái)回進(jìn)出、秩序井然。

    “看那里!”順著侯永川手指的方向看去,一架紅綠燈正在指揮交通。“作業(yè)面數(shù)量多,還會(huì)隨著施工進(jìn)度動(dòng)態(tài)調(diào)整,導(dǎo)致洞內(nèi)運(yùn)輸路線變得更加復(fù)雜。”侯永川說(shuō),結(jié)合車(chē)輛配置、載重情況和行駛速度等指標(biāo),建設(shè)團(tuán)隊(duì)探索在隧道施工中設(shè)置紅綠燈,在車(chē)行橫洞與主洞、中導(dǎo)洞交會(huì)處共安裝8個(gè)紅綠燈,通過(guò)流量管理增強(qiáng)通行能力、提高施工效率。

    工程量大、工期長(zhǎng),讓整個(gè)項(xiàng)目運(yùn)轉(zhuǎn)高效是關(guān)鍵考驗(yàn)。“根據(jù)勞動(dòng)力曲線,在項(xiàng)目建設(shè)全程,人員和設(shè)備投入越均衡、波動(dòng)越小,施工效率越高、進(jìn)展越順利。”毛錦波說(shuō),解答這道“方程式”,智慧化是“最優(yōu)解”。

    駛出隧道,步入數(shù)字化監(jiān)控指揮中心,偌大的顯示屏上,當(dāng)前施工人數(shù)、洞內(nèi)車(chē)輛、所處位置一目了然。“我們搭建的智能交通調(diào)度系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對(duì)洞內(nèi)車(chē)輛和所有設(shè)備的定位,通過(guò)實(shí)時(shí)控制中導(dǎo)洞和橫通道交會(huì)處的紅綠燈,提高洞內(nèi)車(chē)輛通行效率。”毛錦波介紹,針對(duì)施工人員,隧道電子門(mén)禁系統(tǒng)能精準(zhǔn)了解其所處位置和施工進(jìn)度,不僅能實(shí)時(shí)發(fā)布信息,一旦發(fā)生危險(xiǎn)也能及時(shí)疏導(dǎo)。

    通過(guò)綜合處理施工廢水,確保施工“零污染”,實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用

    天山富含水分。打通天山,注定要經(jīng)歷一場(chǎng)與水的“較量”。

    從洞口一路向內(nèi),越往深處,裂隙涌水越大。“施工高峰期,每天涌水近4萬(wàn)立方米,相當(dāng)于每小時(shí)冒出1700噸水。”中交烏尉高速五標(biāo)段項(xiàng)目黨支部書(shū)記魯澤建說(shuō),天山勝利隧道進(jìn)口端毗鄰國(guó)家1號(hào)冰川,位于烏魯木齊河畔,“整個(gè)施工路線穿越烏魯木齊河飲用水源二級(jí)保護(hù)區(qū),絕不能造成污染。”

    通過(guò)縱橫綿長(zhǎng)的洞內(nèi)管道,涌水得到快速抽排,但如此巨量的水流,出洞后如何妥善處理?

    “洞內(nèi)的水分為兩類(lèi),需要‘分而治之’。”魯澤建解釋?zhuān)环N是清水,也就是天山斷裂帶中涌出的裂隙水,這部分水質(zhì)不受施工影響;另一種是污水,是施工建設(shè)產(chǎn)生的含有油類(lèi)、氨氮等物質(zhì)的廢水,必須重點(diǎn)處理。

    處理洞內(nèi)出水,首先要“清污分流”。隧道建設(shè)過(guò)程中,建設(shè)者修建了水流收集池,并設(shè)計(jì)為“一上一下”兩種空間。山體裂隙水收集池處于地下,經(jīng)沉淀后進(jìn)入中央排水管道;施工廢水收集池處于地上,廢水進(jìn)入收集池沉淀后,再經(jīng)抽水泵進(jìn)入廢水管道。

    循著管道的方向,在中導(dǎo)洞洞內(nèi)和隧道進(jìn)口端30米處,三座廢水處理廠源源不斷接收著分流后的施工水。

    “三座處理廠各有側(cè)重,通過(guò)相互配合實(shí)現(xiàn)精細(xì)化廢水處理。”項(xiàng)目管理人員李剛介紹,位于洞外的兩座處理廠采取沉淀、過(guò)濾和膜法的組合工藝,能針對(duì)性處理施工廢水;位于洞內(nèi)的三號(hào)處理廠則引入電絮凝工藝,可迅速凝聚水中的膠體懸浮物,有效處理裂隙水,“整個(gè)施工期間,我們每隔一到兩周,對(duì)處理后的水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè),各項(xiàng)指標(biāo)均符合國(guó)家地表Ⅱ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。”

    “通過(guò)對(duì)水體進(jìn)行綜合處理,不僅確保了施工‘零污染’,還實(shí)現(xiàn)了循環(huán)利用。”指著在隧道外廠區(qū)游走的灑水車(chē),魯澤建說(shuō),車(chē)上罐體中使用的就是處理后的廢水,節(jié)能又環(huán)保。

    歷時(shí)4年多,目前天山勝利隧道中導(dǎo)洞即將貫通,左右主洞雙雙挺進(jìn)兩萬(wàn)米,待到明年全線建成通車(chē),烏尉高速公路將穿越巍巍天山,成為一條支撐區(qū)域發(fā)展的“快車(chē)道”。

    (責(zé)編:陳新輝、韓婷)

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