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“世界第一埋深”的公路隧道峨漢高速大峽谷隧道是如何被攻克?
2023-06-12 來源:養(yǎng)護與管理 

  6月6日上午,峨漢高速大峽谷隧道雙洞貫通。該隧道由四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計研究院有限公司(以下簡稱省公路設(shè)計院公司)勘察設(shè)計,蜀道集團所屬蜀道高速集團投資、四川路橋承建,是峨漢高速關(guān)鍵控制性工程,進口端位于樂山市金口河區(qū),出口端位于涼山州甘洛縣。

  大峽谷隧道全長共12.1km,屬特長隧道,隧道最大埋深為1944m。大峽谷隧道洞口地勢高、坡度大,地理位置特殊,地質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜,自2017年初開工建設(shè)以來,在掘進過程中出現(xiàn)了不同程度的巖爆、大型溶洞、水平巖層掉塊、高地溫等地質(zhì)和環(huán)境災害,其中以巖爆現(xiàn)象最為突出,施工安全風險高,施工難度極大。

  面對溶洞、巖爆、水平層掉塊、斷層破碎帶、高地溫等多種不良地質(zhì)現(xiàn)象影響,項目一線團隊科學規(guī)劃,多種措施齊并,引進多種專業(yè)隧道施工設(shè)備,合理排班,“5+2”“白+黑”不間斷施工,確保實現(xiàn)安全、環(huán)保、質(zhì)量、進度“齊步走”的目標任務,有效解決大峽谷隧道技術(shù)難度大、安全風險高、質(zhì)量管控難、不良地質(zhì)降效等難題。

  從大峽谷隧道的頂部到隧道穿越山體的山頂,最大垂直距離有1944米,這讓大峽谷隧道成為了世界第一埋深的高速公路隧道,由此帶來的巖爆、溶洞、高地溫等多種不良地質(zhì),與建設(shè)如影隨形。

  圖片

  讓高速公路通達小涼山腹地,“世界第一埋深”是如何被攻克的?

  01

  看建設(shè)

  最難時一天只掘進1米

  科研創(chuàng)新鏟除“攔路虎”

  打通大峽谷隧道最難的是巖爆!巖爆,是隧道建設(shè)中較常遇到的一種現(xiàn)象,但大峽谷隧道的巖爆現(xiàn)象極為突出。

  沿著峽谷沒有條件修路,必須穿山,也就是修建隧道。由于大峽谷隧道穿越地區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜,再加上接近2000米的最大埋深,導致巖體地應力過高,巖爆也就發(fā)生了。所謂巖爆,就是在地應力很高的區(qū)域,巖體破壞失穩(wěn),轉(zhuǎn)換為沖擊動能而產(chǎn)生的爆裂聲響、爆裂松脫、剝離彈射甚至拋出的一種地質(zhì)災害。

  在施工過程中,設(shè)計團隊先后進行了5次地應力檢測,最大一次接近水下5000米的壓力。

  2019年3月以來,隧道出口端的巖爆就頻繁發(fā)作,持續(xù)至今。當天“最后一爆”后,在洞內(nèi),剛剛貫通的巖層還不斷有石塊掉落。

  突出的巖爆,伴隨著垮塌,好幾次,初支和開挖的施工用臺車直接損壞,施工面臨極大的安全風險,一度陷入停滯。最難的時候,一月掘進僅48米、平均每天才1米多,正常情況下一月掘進進尺應為150米—200米。

  項目一線團隊多方求教,邀請中國工程院院士馮夏庭、以及成都理工大學、西南交大、武漢大學的地質(zhì)、爆破等專家到現(xiàn)場指導,“把脈問診”。團隊還赴四川已建成的最長高速公路隧道、巴陜高速米倉山隧道的建設(shè)單位“取經(jīng)”,求取治病的良藥。

  四川省公路設(shè)計院公司以專家團隊為技術(shù)支撐,會同參建各方,制定了“一躲、二防、三治”的施工原則。

  躲——即每一段開挖后都留出時間等待巖爆,等能量釋放得差不多了,再進行下一步施工。

  防——包括采用噴射混凝土對巖體進行封閉,初期支護加設(shè)鋼架,增加機械設(shè)備減人等。

  治——是指通過微震監(jiān)測儀檢測巖爆等級后,再通過系統(tǒng)性打孔,反復找頂?shù)确绞?,幫助巖體釋放能量。

  對超大規(guī)模水平層巖爆,堅持“短進尺、勤擾動、管超前、強支護、微震監(jiān)測、應力釋放孔”原則,大力實施“機械化、減人化、強防護”應用。在技術(shù)專家的建議下,項目采用微震監(jiān)測檢測技術(shù),可對巖爆的發(fā)生,提前判斷、提前預警;通過打孔、爆破等方式,提前釋放圍巖應力,讓巖爆現(xiàn)象衰減;并加大建設(shè)中的支護、噴漿等進程,快速“鎖定”掘進層巖石,杜絕巖石彈射。同時,大量投入三臂鑿巖臺車、自動濕噴機等技術(shù)含量高的機械設(shè)備,減少掌子面開挖的作業(yè)人員,增大作業(yè)人員距掌子面距離,以保證施工人員安全。

  多措并舉、多管齊下,這個最大的“攔路虎”被鏟除,隧道順利貫通。攻克大峽谷隧道中應用的部分技術(shù),成為“超長深埋高風險公路隧道建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)及應用”科技成果的一部分,獲得2022年度四川省科學技術(shù)進步獎一等獎;建設(shè)中應用的“一種防巖爆的臺車”已獲得發(fā)明專利。

  按“智慧高速”標準打造實現(xiàn)對橋遂自動監(jiān)控

  從隧道深處的貫通處往漢源方向,汽車在洞內(nèi)不斷“變道”,通過兩條隧道之間的橫洞,駛?cè)胱蠖椿蛴叶础2灰粫?,來到了正在建設(shè)的地下風機房。這是一個寬10米、長100米并連著若干支洞的巨大空間,洞高14米,近5層樓高度,看起來特別壯觀。

  風機房相當于隧道的呼吸系統(tǒng)。一般的隧道不用設(shè)風機房,而大峽谷隧道長達12.1公里,僅靠進出口的自然風,不能確保隧道內(nèi)空氣清新,因此在進口端和出口端分別設(shè)置了一個地下風機房。

  出口端(漢源側(cè))的這個地下風機房內(nèi)部有15個交叉口,交叉口之間設(shè)置聯(lián)絡(luò)風道;進出風口是位于地面的一個施工斜井口,與風機房有160米左右的自然落差,方便送風。隧道建成運營后,將在主風機房位置設(shè)置大功率風機隨時抽取廢氣,吹送新鮮空氣,形成一個呼吸系統(tǒng),使隧道內(nèi)隨時保持清新空氣,沒有污濁感。

  此外,由于埋深大,隧道內(nèi)高地溫,設(shè)計方采用灑水、冰塊物理降溫,以及充分利用主洞及斜井循環(huán)自然通風等新技術(shù),有效改善隧道內(nèi)高地溫施工環(huán)境。在保證工作人員人身安全的同時,全力推進項目建設(shè)。

  超過10公里的高速公路隧道,運營后的安全考量,也極為重要。

  車輛穿行的隧道之間的橫洞,就是設(shè)計時的精心考量。這些橫洞將長隧“分割”成了多個短隧,一旦洞內(nèi)發(fā)生意外,車輛可通過橫洞轉(zhuǎn)換變道,便于救援車輛進入,也可避免洞內(nèi)長時間擁堵。

  全新的安全運營“利器”也將亮相峨漢高速。峨漢高速橋隧比高達87.4%,正以橋遂為監(jiān)控重點,按“智慧高速”標準在進行建設(shè)。平均120米左右,就將安裝一個“智慧桿”。“智慧桿”里的電子設(shè)備,相當于“千里眼”“順風耳”,可實現(xiàn)對全路段的24小時監(jiān)控,一旦公路上發(fā)生意外,系統(tǒng)可在1秒鐘之內(nèi)識別到,并自動通知工作人員前往處置。



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