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基建狂魔!世界上最长的高速公路隧道,正在把天山贯通
时间:2021-11-22    来源:今日头条    分享:
中国是唯一一个超过14亿人口,仍然能做到全民通电的国家,电网覆盖面,排名世界第一。高速公路通车里程达到13.1万公里,排名世界第一。高铁总运营里程超过3.1万公里,世界第一。中国通信基站数量是美国的20多倍,数量世界第一。

编者按


中国是唯一一个超过14亿人口,仍然能做到全民通电的国家,电网覆盖面,排名世界第一。高速公路通车里程达到13.1万公里,排名世界第一。高铁总运营里程超过3.1万公里,世界第一。中国通信基站数量是美国的20多倍,数量世界第一。“基建狂魔”是对祖国的城市建筑、交通设施、水利工程、油气运输等等基础建设速度之快、数量之多的赞叹。同济可持续混凝土今日将为您分享我国正在建设的世界上最长的高速公路隧道——新疆天山胜利隧道。


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天山胜利隧道出口


天山是世界七大山系之一,全长2500公里,南北平均宽250-350公里,最宽处达800公里以上。它是世界上最大的独立纬向山系;也是世界上距离海洋最遥远的山系和全球干旱地区最大的山系。这座山系,把我国的新疆分成了南疆和北疆。


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之前,如果从北疆最大的城市乌鲁木齐到南疆最大的城市库尔勒,只能走216国道,216国道是建国后盘天山而建,路况恶劣,地势险要。司机稍有不慎,后果就是翻滚进悬崖峭壁下面的山谷。如果想要快速、安全地贯通南疆与北疆,那么最好的办法就是修建隧道,彻底把天山山脉打通。


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天山风景


一旦贯通,那么从乌鲁木齐到库尔勒,原本7个小时的艰险路程,将缩短成3个小时的坦途。所以早在2019年,连接乌鲁木齐到尉犁、库尔勒等地的乌尉高速公路正式开建,全长320余公里。而天山胜利隧道,就是乌尉高速的“咽喉”。


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天山胜利隧道


天山胜利隧道长达22.1公里,是世界上最长的高速公路隧道,也是国内在建高速公路中,最长的高寒、高地应力,高地震烈度,高环保要求,高海拔施工的隧道。要想打通这一条隧道,可谓是艰险重重。隧道施工段的最大地应力值达21.8兆帕,相当于我们指甲盖大小的岩石,就要承受至少218公斤的重量,是一般岩石承载力的50倍以上。这么高强度的地应力,给施工带来了巨大的麻烦,因为施工过程中很有可能会在隧道中遭遇岩爆,破坏力最严重的,比4级地震还要强。


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而且,隧道附近地应力不仅极高,隧道本身还要穿越16条破碎带,坍塌风险极大,其中最大最危险的F6断裂带,影响宽度能达到440米。不仅如此,由于地质活动活跃,所以岩体组成部分不仅种类繁多,而且非常脆弱,更令人难以想象的是,如果有地下水渗透,那么最严重的后果就是岩爆夹杂着泥石流,直接把隧道冲毁,如果发生这种情况,甭说是人,就连机器都捞不回来。


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隧道北端进口的年平均气温-5.4℃,最低气温是令人绝望的-41.5℃,而且如果不能尽早穿过冰川,那么一旦碰上冰川在温暖的季节融化,安全风险就会极大增加。可隧道的最大埋深达1112.66米,如果埋深越大,那么就越容易碰上岩石变形、高地温、高压涌水等问题,甚至是最可怕的岩爆。


不光如此,隧道北端进口的海拔高达2772米,南端进口海拔还要更高,达2897米,而给隧道通风的竖井,海拔最高可达3624米。一般人在海拔3000米以上,就可能产生高原反应,到那时,人就会面临剧烈的头痛与呼吸困难,甚至会发展成肺水肿和脑水肿。以上种种困难,可以说是难如登天了。


最关键的是,即便是隧道选在了荒漠无人区,但这里依旧是许多濒危野生动物的栖息地,长达几十年的禁牧和维护,才长出不到一尺高的荒草草皮。隧道施工还必须得考虑环保问题。一旦将脆弱的生态环境破坏,那么修复的难度极大。为了打通隧道而破坏生态环境,很显然是不可取的。


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天山附近的野生动物


困难重重,艰险重重,冰天与雪地密布,山崩与地裂共存。这样的施工难度,要想在“天堑”上钻出一条路来,如果采用现有的常规钻爆法,大约需要12年。解密狗敢说,换地球上其他任何一个国家组建的精英团队,他们也都只会连连摇头,直呼不可能。而为了能够早日打通乌尉高速的“咽喉”,我们的建筑精英却并没有畏惧。他们呕心沥血、日夜研究,终于确定使用“TBM掘进机中导洞+主洞钻爆法”的组合工艺,把工期从12年,缩短到了3年。这种组合工艺,就是在双主洞的中间,增加一个TBM掘进的中导洞,TBM的掘进速度要比传统的钻爆法快10倍。等中导洞率先贯通后,就会为主洞增加4个辅助作业面,大大缩短主洞的工期。这也是国内首次在高速公路隧道的施工建设中采用TBM。


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而且,为了更加快速地贯通,隧道的北端与南端各有一台TBM,分别叫做“天山”号与“胜利”号。这两台TBM不仅专门为天山胜利隧道量身打造,而且技术极为先进。其中胜利号的刀盘直径达8.43米,还具备两种掘进模式、三种支护模式。地质条件比较好的时候,采用传统工法掘进,速度快。遇到断层、破碎带等不良地层,就能转换为压注混凝土工法,拼装机迅速拼装钢模板,在钢模板和围岩之间注入混凝土,一边钻洞,一边在隧道与钢板之间灌浇混凝土,隧道施工一次性就可以成型。非常值得一提的是,这种一次性成型的压注混凝土工法是全球首创。为了攻克全线最危险的F6断裂带,项目团队首次在国内高速公路的勘察设计中采用水平定向钻,最长钻孔距离达2271米,创下了国内公路行业水平定向钻单项钻进记录,为项目施工提供了极为精准的地质信息。此外,项目团队还制定了一系列的隧道支护、涌水抽排、塌方清运、塌腔回填等预案。正是因为有了如此先进和安全的方案,所以仅仅用了80天,我们的建筑精英就将难度最大的F6断裂带成功穿越。可以说是创造了一个伟大的奇迹。


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不光是速度快,安全性好,隧道在施工过程中还非常注重环境保护,最大限度保证对当地脆弱的生态环境不被破坏。施工局部的草皮一旦被破坏,马上进行人工修复,将损失降到了最低。产生的污水推行智能生产废水处理。生产污水、生活污水集中收集处理,处理后的废水不仅能够达到二类饮用水标准,而且还会循环用于施工生产。除此之外,项目还将低盐度的厨余播撒在山坡上,供野生动物食用,其余生活垃圾全部运离,避免破坏附近脆弱的生态环境。


2021年10月7日,隧道中导服务洞已掘进4000米,左右洞各掘进2000余米。在不久的将来,天山胜利隧道一定会全面贯通。而乌尉高速全线建成后,将彻底打通天山南北的交通运输屏障,对于推动新疆“丝绸之路经济带”核心区建设,促进南北疆经济社会发展和区域优势资源开发具有无可比拟的意义。逢山开路、遇水架桥,基建狂魔,必将攻克一个又一个的难关,创造一个又一个的奇迹!

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