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攻克技術(shù)難題 注重生態(tài)友好 優(yōu)化施工管理(產(chǎn)經(jīng)觀察)
來源:人民日?qǐng)?bào)作者:?韓鑫2024-09-18 08:21

烏魯木齊至尉犁高速公路天山勝利隧道進(jìn)口端。

新華社記者丁磊攝

祖國西北,莽莽天山橫貫東西。

車出新疆庫爾勒市區(qū),沿216國道前行,海拔一路攀升,天山由遠(yuǎn)及近,窗外倏然換了風(fēng)景——山體巍峨冷峻,山間小河流淌,滋養(yǎng)出大片綠意。視線右移,只見橋梁飛架、隧洞鉆山,新疆烏尉(烏魯木齊至尉犁)高速公路比鄰而建。

盤山而上,中導(dǎo)洞正在皚皚積雪下緊張施工。這便是烏尉高速全線控制性工程、全長22.1公里的世界在建最長高速公路隧道——天山勝利隧道。

作為連接南北疆的重要通道,烏尉高速公路全長近320公里,橋隧比超40%,自2019年批復(fù)開建以來,目前已完成工程量的81%。2025年天山勝利隧道貫通后,烏尉高速便能實(shí)現(xiàn)全線通車。屆時(shí),駕車穿越天山僅需約20分鐘,烏魯木齊至庫爾勒車程將從7個(gè)多小時(shí)縮短至約3小時(shí)。日前,記者前往建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)一探究竟。

創(chuàng)新工法穿越16個(gè)地質(zhì)斷裂帶,專研設(shè)備創(chuàng)下全球最深“一鉆成井”硬巖豎井紀(jì)錄

砂巖、花崗巖、大理巖……天山勝利隧道口百米外的一處展臺(tái)上,陳列著上百種巖石樣品,它們?nèi)縼碜蕴焐缴矫}。近觀細(xì)看,每塊石頭形態(tài)各異,鑿痕依稀可見。

“天山素有‘地質(zhì)博物館’之稱,施工難度可想而知。”中交新疆交通投資發(fā)展有限公司董事長崔景川將難點(diǎn)細(xì)細(xì)道來:整個(gè)隧道要穿越16個(gè)地質(zhì)斷裂帶,巖層復(fù)雜、地質(zhì)脆弱;此外,隧道施工段處于高地應(yīng)力環(huán)境,最大地應(yīng)力值將近22兆帕,相當(dāng)于一塊手指蓋大小的巖石就要承受200多公斤重量,是一般巖石承載力的50倍以上,“這意味著,施工中很可能遇到巖爆,破壞力堪比四五級(jí)地震。”

2021年7月,正式開工一年多,隧道進(jìn)口端掘進(jìn)至1900米處時(shí),項(xiàng)目遭遇施工以來最大“攔路虎”——全線最大斷層F6斷裂帶,影響寬度達(dá)440米。構(gòu)造復(fù)雜、巖體破碎且富含水體,造就了特殊的“易碎”體質(zhì)。

“TBM(全斷面硬巖隧道掘進(jìn)機(jī))不怕‘來硬的’,也無懼‘來軟的’,就怕這種‘時(shí)硬時(shí)軟’的!”中交烏尉高速五標(biāo)段項(xiàng)目總工程師黃登俠回憶,當(dāng)時(shí),坍塌、突泥、涌水接連出現(xiàn),掘進(jìn)機(jī)面臨卡機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。

改變不了施工環(huán)境,就改變應(yīng)對(duì)方法。“傳統(tǒng)鋼拱架作為圍巖支護(hù),難以抵抗強(qiáng)烈的擠壓力。我們決定轉(zhuǎn)變思路,通過‘以柔克剛’,讓結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。”隨后,黃登俠帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)通過反復(fù)模擬受力,研發(fā)出70厘米厚的泡沫混凝土作為減震吸能結(jié)構(gòu)。

“它能有效吸納地質(zhì)活動(dòng)產(chǎn)生的能量。最終,我們順利穿越斷層。”黃登俠介紹,自方案實(shí)施以來,工程經(jīng)受住了一次次活躍地質(zhì)運(yùn)動(dòng)的考驗(yàn)。

山體內(nèi),創(chuàng)新工法過斷層;山頂上,專研設(shè)備打豎井。

天山勝利隧道最大埋深超過1100米,為緩解施工中的通風(fēng)難題,并滿足后期運(yùn)營通風(fēng)、排煙的需求,施工人員需要從天山自上而下開鑿4座豎井,作為整個(gè)隧道的“呼吸系統(tǒng)”。

“2號(hào)豎井深706米,這根長長的‘煙囪’比廣州塔還高出100多米,是當(dāng)今世界最深高速公路豎井。”中交天和南京分公司副總經(jīng)理康健說,團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制造出全球首個(gè)高寒高海拔超大超深豎井裝備“首創(chuàng)號(hào)”,通過泥水分離技術(shù),一舉解決了千米級(jí)豎井泥漿排渣問題,創(chuàng)下全球最深“一鉆成井”硬巖豎井紀(jì)錄。

借助智能交通調(diào)度系統(tǒng),洞內(nèi)人、車和設(shè)備有序通行

超長隧道、超大埋深、地質(zhì)復(fù)雜、巖石破碎,倘若采用傳統(tǒng)的鉆孔爆破法,想要打通天山,大概需要12年。

如何縮短工期?建設(shè)團(tuán)隊(duì)在公路隧道領(lǐng)域使用新的組合工藝,實(shí)現(xiàn)“長隧短打”。

中交烏尉高速六標(biāo)段項(xiàng)目黨支部書記侯永川解釋道,新的組合工藝相當(dāng)于將整條隧道切割成段、分段施工,從而將工期從72個(gè)月縮短至52個(gè)月。

增加施工作業(yè)面,會(huì)提升掘進(jìn)速度,但也帶來了復(fù)雜的管理難題:高峰期時(shí),幽深昏暗的隧道內(nèi),3個(gè)隧洞共7個(gè)作業(yè)面同步作業(yè),每天1000多人進(jìn)出施工,出渣車、材料運(yùn)輸車等超900車次往返其中,平均每兩分鐘就要進(jìn)出一輛車。

“就這一超級(jí)工程而言,施工難度很大,但管理組織更難,絕非‘大呼隆’,而是‘精細(xì)活’。”中交烏尉高速六標(biāo)段項(xiàng)目總工程師毛錦波告訴記者,隧道凈斷面狹小、運(yùn)距又長,要保證連續(xù)施工不中斷,相當(dāng)于“螺螄殼里做道場(chǎng)”。

確保車輛暢通行駛是第一個(gè)難關(guān)。

將近凌晨,洞外夜色如墨、萬籟俱靜,洞內(nèi)卻燈火通明、車水馬龍。出渣的、運(yùn)料的、載人的,各式車輛來回進(jìn)出、秩序井然。

“看那里!”順著侯永川手指的方向看去,一架紅綠燈正在指揮交通。“作業(yè)面數(shù)量多,還會(huì)隨著施工進(jìn)度動(dòng)態(tài)調(diào)整,導(dǎo)致洞內(nèi)運(yùn)輸路線變得更加復(fù)雜。”侯永川說,結(jié)合車輛配置、載重情況和行駛速度等指標(biāo),建設(shè)團(tuán)隊(duì)探索在隧道施工中設(shè)置紅綠燈,在車行橫洞與主洞、中導(dǎo)洞交會(huì)處共安裝8個(gè)紅綠燈,通過流量管理增強(qiáng)通行能力、提高施工效率。

工程量大、工期長,讓整個(gè)項(xiàng)目運(yùn)轉(zhuǎn)高效是關(guān)鍵考驗(yàn)。“根據(jù)勞動(dòng)力曲線,在項(xiàng)目建設(shè)全程,人員和設(shè)備投入越均衡、波動(dòng)越小,施工效率越高、進(jìn)展越順利。”毛錦波說,解答這道“方程式”,智慧化是“最優(yōu)解”。

駛出隧道,步入數(shù)字化監(jiān)控指揮中心,偌大的顯示屏上,當(dāng)前施工人數(shù)、洞內(nèi)車輛、所處位置一目了然。“我們搭建的智能交通調(diào)度系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對(duì)洞內(nèi)車輛和所有設(shè)備的定位,通過實(shí)時(shí)控制中導(dǎo)洞和橫通道交會(huì)處的紅綠燈,提高洞內(nèi)車輛通行效率。”毛錦波介紹,針對(duì)施工人員,隧道電子門禁系統(tǒng)能精準(zhǔn)了解其所處位置和施工進(jìn)度,不僅能實(shí)時(shí)發(fā)布信息,一旦發(fā)生危險(xiǎn)也能及時(shí)疏導(dǎo)。

通過綜合處理施工廢水,確保施工“零污染”,實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用

天山富含水分。打通天山,注定要經(jīng)歷一場(chǎng)與水的“較量”。

從洞口一路向內(nèi),越往深處,裂隙涌水越大。“施工高峰期,每天涌水近4萬立方米,相當(dāng)于每小時(shí)冒出1700噸水。”中交烏尉高速五標(biāo)段項(xiàng)目黨支部書記魯澤建說,天山勝利隧道進(jìn)口端毗鄰國家1號(hào)冰川,位于烏魯木齊河畔,“整個(gè)施工路線穿越烏魯木齊河飲用水源二級(jí)保護(hù)區(qū),絕不能造成污染。”

通過縱橫綿長的洞內(nèi)管道,涌水得到快速抽排,但如此巨量的水流,出洞后如何妥善處理?

“洞內(nèi)的水分為兩類,需要‘分而治之’。”魯澤建解釋,一種是清水,也就是天山斷裂帶中涌出的裂隙水,這部分水質(zhì)不受施工影響;另一種是污水,是施工建設(shè)產(chǎn)生的含有油類、氨氮等物質(zhì)的廢水,必須重點(diǎn)處理。

處理洞內(nèi)出水,首先要“清污分流”。隧道建設(shè)過程中,建設(shè)者修建了水流收集池,并設(shè)計(jì)為“一上一下”兩種空間。山體裂隙水收集池處于地下,經(jīng)沉淀后進(jìn)入中央排水管道;施工廢水收集池處于地上,廢水進(jìn)入收集池沉淀后,再經(jīng)抽水泵進(jìn)入廢水管道。

循著管道的方向,在中導(dǎo)洞洞內(nèi)和隧道進(jìn)口端30米處,三座廢水處理廠源源不斷接收著分流后的施工水。

“三座處理廠各有側(cè)重,通過相互配合實(shí)現(xiàn)精細(xì)化廢水處理。”項(xiàng)目管理人員李剛介紹,位于洞外的兩座處理廠采取沉淀、過濾和膜法的組合工藝,能針對(duì)性處理施工廢水;位于洞內(nèi)的三號(hào)處理廠則引入電絮凝工藝,可迅速凝聚水中的膠體懸浮物,有效處理裂隙水,“整個(gè)施工期間,我們每隔一到兩周,對(duì)處理后的水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè),各項(xiàng)指標(biāo)均符合國家地表Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。”

“通過對(duì)水體進(jìn)行綜合處理,不僅確保了施工‘零污染’,還實(shí)現(xiàn)了循環(huán)利用。”指著在隧道外廠區(qū)游走的灑水車,魯澤建說,車上罐體中使用的就是處理后的廢水,節(jié)能又環(huán)保。

歷時(shí)4年多,目前天山勝利隧道中導(dǎo)洞即將貫通,左右主洞雙雙挺進(jìn)兩萬米,待到明年全線建成通車,烏尉高速公路將穿越巍巍天山,成為一條支撐區(qū)域發(fā)展的“快車道”。

責(zé)任編輯: 陳勇洲
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