大山“肚子”里修立交桥,这个工程创世界纪录
6月24日,西香高速“九大超级工程”之一——元宝枢纽地下互通成功通过WRCA世界纪录认证,被正式认证为“世界最大规模山区高速公路全地下互通枢纽(在建)”。

▲WRCA是全球公认的权威纪录认证机构,由英国世界纪录认证公司World Record Certification Limited(简称WRCA)设立
元宝枢纽地下互通是一座实现西香高速主线与木里支线交通转换功能的全地下“T”形枢纽,主要结构包括主线特长隧道1座,左线长度3025米,右线长度3050米;4座匝道隧道(A匝道隧道长度426米,B匝道隧道长度1458.8米,C匝道隧道长度602.4米,D匝道隧道长度1411.6米);3条辅助施工通道,2座排烟斜井,1座桥梁“U”形隧道锚。
元宝枢纽地下互通具有一最——世界最大规模山区高速公路全地下互通;二多——隧道衬砌结构类型多、开挖工法多;三复杂——地形条件极其复杂,水文、地质条件极其复杂,施工组织极其复杂;四特殊——上下隧道交叉“零”净距特殊结构、空间变异连拱特殊结构、超大断面特殊结构、极小净距特殊结构。
“地下互通”如同一座“地下立交桥”,将路从地上转移到了地下,能够极大节约地上空间,但元宝互通修建在“山肚子”里还有更为重要的意义。早期设计方案为设置于元宝隧道出口香格里拉端与长柏隧道进口之间的明线互通,但该方案造成西昌至木里往返需绕行,通行不畅。为最大限度提升元宝枢纽通行效率,缩短运营里程,经多方案比选论证,最终确定地下枢纽的施工方式,该方案较明线互通方案可减少绕行6.8公里,节约用地约33亩,经济、社会效益显著。这也是世界上首次在山区建设如此大规模的全地下互通,在工程界极为罕见。
然而,复杂的地质条件、多样的衬砌结构类型及施工工法,加之高海拔、大高差、强震区等不利因素,使得施工面临巨大挑战,整个工程结构类型多达36种、开挖方法多达11种,建设区地处高海拔地区,平均海拔2500米,各场站与隧道落差大,交通运输难度大,场区基本烈度为8度(最高12度),防灾减灾难度大,导致建设条件极其困难。此外,“四种特殊结构”对工程建设也是不小的挑战,其中B匝道几乎“0”净距下穿两条主线,净距分别为33厘米和147厘米,相当于上下两条隧道几乎紧紧挨在一起,而两条隧道总开挖高度又接近21米,相当于7层楼高,施工难度极大。
元宝枢纽地下互通是实现西香高速主线和木里支线的交通转换枢纽。项目建成后,将结束木里藏族自治县不通高速的历史,助力盐源、木里两县融入凉山州府西昌市“2小时交通圈”,对完善区域干线公路主骨架网络,改善民族地区交通运输条件,巩固拓展脱贫攻坚成果,促进区域优势资源开发和经济社会发展具有重要意义。

元宝枢纽地下互通具有“一最、二多、三复杂、四特殊、五极其”的建设特点。
“一最”
世界最大规模山区高速公路全地下互通(在建):元宝枢纽地下互通相当于将城市立交“搬到”地下建设,实现了高速公路之间的无缝转换,累计行驶区域长度达9973.9米,是目前的世界之最。
“二多”
隧道结构类型多:常规隧道结构通常为“两车道+紧急停车带”,而元宝枢纽地下互通主要包括单车道匝道、双车道匝道、两车道、紧急停车带(三车道)、路基同宽段(三车道)、渐变段小断面(三车道)、渐变段大断面(四车道)、加减速车道(五车道)和大鼻端(六车道)以及排烟斜井等30多种衬砌断面类型。
开挖工法种类多:元宝枢纽地下互通几乎囊括了隧道工程施工全部施工方式及工艺工法,包括机械开挖、钻爆施工的施工模式,以及环形开挖预留核心土法、台阶法等常规施工工法及单侧壁、双侧壁等特殊分部施工工法,堪称隧道开挖的“工法博物馆”。
“三复杂”
地形条件极其复杂:隧址场区地形起伏较大,沟壑纵横,岭谷交错,坡表为第四系松散层覆盖,整个场区为松散堆积体,地形条件极其复杂。
水文、地质条件极其复杂:元宝枢纽地下互通涉及洞口浅埋、偏压、低瓦斯、涌突水、软岩大变形、断层、高地震烈度等不良地质条件,5级围岩占比高达91%,水文地质条件极其复杂。
施工组织极其复杂:元宝枢纽地下互通涉及多达36种衬砌断面类型以及多种隧道特殊施工工法,同时涉及小断面与大断面等不同衬砌频繁转换施工,施工组织极其复杂。
“四特殊”
上下“零”净距交叠特殊结构:B匝道隧道下穿主线元宝隧道左右洞上下交叉,相互形成95米、70米、50米交叉影响段落范围。其中B匝道隧道与元宝隧道左右洞垂直高差(净距)为33厘米,几乎为上下隧道“0”距离交叠。

▲上下“0”净距交叠
空间不对称薄中墙连拱特殊结构:空间变异连拱特殊结构设置于B、C、D匝道隧道与元宝隧道左右洞临近大鼻端净距小于5米段落。因主洞及匝道的高程不一致而形成连拱部位错落并排形成异型变截面特殊结构,芯墙净厚度最小79厘米,最大500厘米。

▲空间不对称中墙连拱
分叉过渡超大断面特殊结构:元宝枢纽地下互通共设计三处分叉合流过渡段超大断面特殊结构,最大开挖面积367.03平方米,是正常两车道隧道的3.7倍,相当于标准网球场面积的1.7倍,施工工法复杂。

▲分岔合流过渡超大断面
极小净距特殊结构:隧道进口端左洞超大断面(宽度约20米)与右洞断面(宽度约16米),最小净距只有5米,0.3倍的开挖洞径,形成5~8米的极小净距结构。同时极小净距段位于洞口巨厚覆盖层、浅埋、偏压段落,先行洞和后行洞近接施工,相互扰动,控制围岩稳定性难度大。

▲主洞超大断面小净距及主洞与匝道隧道极小净距

▲元宝互通示意图
WRCA世界纪录认证由英国世界纪录认证公司World Record Certification Limited(简称WRCA)设立,总部位于英国伦敦。WRCA是全球及中国境内唯一获批相关世界纪录认证商标的机构,也是英国官方外交部、中国驻英国大使馆认证的在中国设立分支的权威机构。通过科学、专业、公正、严谨的审核程序,由全球资深认证官和大数据中心进行双重测评,最终确认申请的赛事具有“世界之最”属性,并授予“世界纪录认证”荣誉称号。每一位成功挑战世界纪录的参与者,都会获得专属的证书。被认证的纪录也将载入《世界纪录大全》,并进入世界纪录文化馆展示。
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