12月30日上午11时许，由中国交建承建的世界最长高速公路隧道——天山胜利隧道全线贯通。作为我国加快建设交通强国的重大标志性工程之一，这条隧道将穿越天山的时间从原来的3小时缩短到约20分钟。
在52个月的施工过程中，建设团队直面地质条件复杂等挑战，首次在国内高速公路隧道建设中应用硬岩掘进机，首创“三洞+四竖井”施工法，实现“长隧短打”快速掘进，有效节约施工工期。
作为国内高速公路中典型的高寒、高海拔、高地应力特长隧道，天山胜利隧道横穿天山中部，记录着建设团队的辛勤付出。自2020年开工建设以来，先后数千名建设者奋战在天山腹地，完成了我国高速公路隧道建设的又一创举。
如何穿越地质断裂带？
减震吸能，精准施工
11月16日，随着“天山号”硬岩掘进机的刀盘转动“咬”碎岩石，“天山号”成功穿越花岗岩断层蚀变带。“持续14个月艰难攻坚，这一过程写满不易。”中国交建新疆乌尉公路第五标段项目部总工程师黄登侠长舒一口气。“这里的花岗岩十分脆弱，一碰就‘碎’。”黄登侠回忆，一次掘进中，花岗岩碎石缠住刀盘，重量超2800吨的“天山号”被困。团队进行了多次尝试，最终通过从右洞向中导洞刀盘正前方开设横通道，人工钻爆完成前方的开挖、清理、支护，再由“天山号”空推，才顺利穿越断层蚀变带。
黄登侠介绍，整个隧道要穿越16个地质断裂带，其中12个在进口端，岩层复杂、地质脆弱，同时隧道施工段处于高地应力环境，最大地应力值将近22兆帕，“这就像在‘豆腐脑’中施工，很可能会遇到泥浆喷涌、岩爆等。”
这样的情况，第五标段工程部部长吴特力根遇到不止一次。隧道进口端掘进至1900米处时，项目遭遇了全线最大断层F6博阿断裂带，影响宽度达440米。岩体破碎且富含水体，施工难度极大。
“硬岩掘进机最怕遇到忽软忽硬的环境，在这样的环境里，坍塌、涌水是常有的事，有时候一天出水量就达7000立方米。”吴特力根说，面对随时可能出现的坍塌，团队选择加密支护，将超3.78万根聚乙烯管泡沫混凝土牢牢固定在岩壁上，形成一圈70厘米厚的泡沫混凝土减震层，化解断层对围岩支护造成的挤压力，历时80天终于成功穿越F6博阿断裂带。
天山胜利隧道项目是第五标段项目部硬岩掘进机工区副主任杜明忱参加工作以来的第一个项目。“4年多里遇到的困难一次比一次棘手，但我们挺过来了。”杜明忱说，泥水涌出时常常淹到腰腹，但凭着不服输的精神，团队攻克了隧道建设的一个又一个难题。
如何缩短工期？
“长隧短打”，有效施工工期从72个月缩短至52个月
在天山山脉开凿两个长达22.13公里的洞，如果用传统的钻爆法，有效施工工期预计为72个月，但为了满足群众出行、区域发展等需求，工程建设必须争分夺秒。
“经过反复研究论证，我们创新选择‘主洞+中导洞’的开挖方案。”中国交建新疆乌尉项目总工程师苗宝栋解释，在左右两个主洞之间增加一个中导洞，由中交集团自主研制、为天山胜利隧道量身打造的硬岩掘进机担当“开路先锋”，为左右洞开出更多作业面，相当于把主洞“切割”成多段同时作业，实现“长隧短打”。
第五标段项目经理王贺起曾参与建设东天山特长隧道，这次再上天山，首次在国内高速公路隧道建设中应用硬岩掘进机，用的还是全球首创的新型压注式工法，他心里也没底。
随着巨大的转盘带动数十把刀头一点点向前突进，岩石被挤压成碎渣，“天山号”和“胜利号”两台硬岩掘进机从天山山脉南北两侧同时向中间施工，最快时以每天20到30米的速度掘进，是人工挖掘速度的5倍以上，工期缩短至52个月。
创新方案提升掘进速度，同时也增加了施工作业面，如何保证项目安全高效运行成为又一难题。“施工高峰期仅出口端就有7个作业面同步作业，幽深的隧道内每天进出人员超过1200人，车辆往返六七百车次。”第六标段项目经理李亚隆说。
走进数字化监控指挥中心，隧道内施工人数、洞内车辆等数据一目了然。“为了保障人员和车辆井然有序进出隧道，我们打造了智能交通调度系统、车辆安装定位系统，人员使用电子门禁系统，用科技的力量赋能项目建设。”李亚隆说。
两头同时掘进，如何保证在山体内部顺利“相遇”？保障力量源自一支特别的技术队伍——精测队。在进口端和出口端，精测队队员每半年开展一次联测工作，对平面控制点和高程控制网进行测量，确保方向不跑偏。
如何通风？
4座竖井，打造隧道“呼吸系统”
隧道长度超长，最大埋深超过1100米，施工高峰期，隧道内爆破炮烟、内燃机尾气和车辆扬尘等污染物众多。如何通风、排烟？
“经过测算，原来高峰期的风机配置功率达8700千瓦，这不仅会增加环境负担，也会导致污染物浮动，影响施工安全。”面对工程条件限制，第六标段项目总工程师毛锦波创新性地提出三洞巷道式长距离施工通风法，充分利用硬岩掘进机超前平行中导洞和竖井作为施工通风巷道，优化通风布局和风机配置，根据不同工序下钻爆法作业面的需风量，通过精细的工序管理，将风机配置功率降低至2400千瓦，有效解决了特长隧道施工通风的难题，还实现了节能减排。
从天山自上而下开凿的4对通风竖井在运营阶段将发挥“烟囱效应”，成为整个隧道的“呼吸系统”。其中2号竖井两口井身深度都超过700米，是世界上最深高速公路竖井。“30多名工作人员常年坚守在高海拔的极端环境中。”黄登侠说，结合Ⅵ型井架、抓岩机的设备辅助优势，采用国内先进的八臂液压伞钻进行掘进施工，2号竖井两口井身耗时788天顺利完成落底。
为了开挖竖井，团队设计制造出全球首个高寒高海拔超大超深竖井装备“首创号”。“首创号”向下掘进，施工人员驾驶小型挖掘机把洞内废渣装进吊桶，再用提升设备运到地面统一拉运。
与洞口相比，竖井海拔更高，环境更恶劣，常年下雪，冻土层非常厚，纯冰层就有30多米厚。“上面雪下得多，白毛风呼呼地刮。”杨鑫来参加项目不久，就被派到了1号竖井，担任工区主任，住的是帐篷，煮饭要用高压锅。
在处理的众多险情中，一次竖井涌水的意外让杨鑫来印象格外深刻。“打到地下570多米时，竖井突遇涌水。当时井下温度10余摄氏度，井上温度零下30摄氏度，出井时必须快速行动，不然衣服就会被冻住。”杨鑫来回忆，他和团队成员连续39天加班加点，才最终化解了险情。
巍巍高山，天山胜利隧道穿越其间，见证着一批批工程建设者的付出与成长。
京公网安备 110401200016号