中国工程机械商贸网 资讯中心 案例 “世界第一埋深”公路隧道如何被攻克?
“世界第一埋深”公路隧道如何被攻克?
2023-06-12 08:54:50 来源:川观新闻

6月6日上午,峨汉高速大峡谷隧道双洞贯通。该隧道由四川省公路规划勘察设计研究院有限公司(以下简称省公路设计院公司)勘察设计,蜀道集团所属蜀道高速集团投资、四川路桥承建,是峨汉高速关键控制性工程,进口端位于乐山市金口河区,出口端位于凉山州甘洛县。

大峡谷隧道全长共12.1km,属特长隧道,隧道最大埋深为1944m。大峡谷隧道洞口地势高、坡度大,地理位置特殊,地质结构复杂,自2017年初开工建设以来,在掘进过程中出现了不同程度的岩爆、大型溶洞、水平岩层掉块、高地温等地质和环境灾害,其中以岩爆现象最为突出,施工安全风险高,施工难度极大。

面对溶洞、岩爆、水平层掉块、断层破碎带、高地温等多种不良地质现象影响,项目一线团队科学规划,多种措施齐并,引进多种专业隧道施工设备,合理排班,“5+2”“白+黑”不间断施工,确保实现安全、环保、质量、进度“齐步走”的目标任务,有效解决大峡谷隧道技术难度大、安全风险高、质量管控难、不良地质降效等难题。

从大峡谷隧道的顶部到隧道穿越山体的山顶,最大垂直距离有1944m,这让大峡谷隧道成为了世界第一埋深的高速公路隧道,由此带来的岩爆、溶洞、高地温等多种不良地质,与建设如影随形。

让高速公路通达小凉山腹地,“世界第一埋深”是如何被攻克的?

看建设

最难时一天只掘进1m

科研创新铲除“拦路虎”

打通大峡谷隧道最难的是岩爆!岩爆,是隧道建设中较常遇到的一种现象,但大峡谷隧道的岩爆现象极为突出。

沿着峡谷没有条件修路,必须穿山,也就是修建隧道。由于大峡谷隧道穿越地区地质结构复杂,再加上接近2000m的最大埋深,导致岩体地应力过高,岩爆也就发生了。所谓岩爆,就是在地应力很高的区域,岩体破坏失稳,转换为冲击动能而产生的爆裂声响、爆裂松脱、剥离弹射甚至抛出的一种地质灾害。

在施工过程中,设计团队先后进行了5次地应力检测,最大一次接近水下5000m的压力。

2019年3月以来,隧道出口端的岩爆就频繁发作,持续至今。当天“最后一爆”后,在洞内,刚刚贯通的岩层还不断有石块掉落。

突出的岩爆,伴随着垮塌,好几次,初支和开挖的施工用台车直接损坏,施工面临极大的安全风险,一度陷入停滞。最难的时候,一月掘进仅48m、平均每天才1m多,正常情况下一月掘进进尺应为150~200m。

项目一线团队多方求教,邀请中国工程院院士冯夏庭、以及成都理工大学、西南交大、武汉大学的地质、爆破等专家到现场指导,“把脉问诊”。团队还赴四川已建成的最长高速公路隧道、巴陕高速米仓山隧道的建设单位“取经”,求取治病的良药。

四川省公路设计院公司以专家团队为技术支撑,会同参建各方,制定了“一躲、二防、三治”的施工原则。

躲——即每一段开挖后都留出时间等待岩爆,等能量释放得差不多了,再进行下一步施工。

防——包括采用喷射混凝土对岩体进行封闭,初期支护加设钢架,增加机械设备减人等。

治——是指通过微震监测仪检测岩爆等级后,再通过系统性打孔,反复找顶等方式,帮助岩体释放能量。

对超大规模水平层岩爆,坚持“短进尺、勤扰动、管超前、强支护、微震监测、应力释放孔”原则,大力实施“机械化、减人化、强防护”应用。在技术专家的建议下,项目采用微震监测检测技术,可对岩爆的发生,提前判断、提前预警;通过打孔、爆破等方式,提前释放围岩应力,让岩爆现象衰减;并加大建设中的支护、喷浆等进程,快速“锁定”掘进层岩石,杜绝岩石弹射。同时,大量投入三臂凿岩台车、自动湿喷机等技术含量高的机械设备,减少掌子面开挖的作业人员,增大作业人员距掌子面距离,以保证施工人员安全。

多措并举、多管齐下,这个最大的“拦路虎”被铲除,隧道顺利贯通。攻克大峡谷隧道中应用的部分技术,成为“超长深埋高风险公路隧道建设关键技术及应用”科技成果的一部分,获得2022年度四川省科学技术进步奖一等奖;建设中应用的“一种防岩爆的台车”已获得发明专利。

看运营

按“智慧高速”标准打造

实现对桥遂自动监控

从隧道深处的贯通处往汉源方向,汽车在洞内不断“变道”,通过两条隧道之间的横洞,驶入左洞或右洞。不一会,来到了正在建设的地下风机房。这是一个宽10m、长100m并连着若干支洞的巨大空间,洞高14m,近5层楼高度,看起来特别壮观。

风机房相当于隧道的呼吸系统。一般的隧道不用设风机房,而大峡谷隧道长达12.1km,仅靠进出口的自然风,不能确保隧道内空气清新,因此在进口端和出口端分别设置了一个地下风机房。

出口端(汉源侧)的这个地下风机房内部有15个交叉口,交叉口之间设置联络风道;进出风口是位于地面的一个施工斜井口,与风机房有160m左右的自然落差,方便送风。隧道建成运营后,将在主风机房位置设置大功率风机随时抽取废气,吹送新鲜空气,形成一个呼吸系统,使隧道内随时保持清新空气,没有污浊感。

此外,由于埋深大,隧道内高地温,设计方采用洒水、冰块物理降温,以及充分利用主洞及斜井循环自然通风等新技术,有效改善隧道内高地温施工环境。在保证工作人员人身安全的同时,全力推进项目建设。

超过10km的高速公路隧道,运营后的安全考量,也极为重要。

车辆穿行的隧道之间的横洞,就是设计时的精心考量。这些横洞将长隧“分割”成了多个短隧,一旦洞内发生意外,车辆可通过横洞转换变道,便于救援车辆进入,也可避免洞内长时间拥堵。

全新的安全运营“利器”也将亮相峨汉高速。峨汉高速桥隧比高达87.4%,正以桥遂为监控重点,按“智慧高速”标准在进行建设。平均120m左右,就将安装一个“智慧杆”。“智慧杆”里的电子设备,相当于“千里眼”“顺风耳”,可实现对全路段的24小时监控,一旦公路上发生意外,系统可在1秒钟之内识别到,并自动通知工作人员前往处置。

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