9年,打通13000米隧道,平均每天掘進(jìn)近4米。這是發(fā)生在G8513線九寨溝至綿陽高速公路(以下簡稱“九綿高速”)白馬隧道上的真實(shí)故事。
九綿高速是通往九寨溝景區(qū)的第一條高速公路,四川省唯一一條交通運(yùn)輸部綠色公路建設(shè)典型示范項(xiàng)目。全線建成通車后,從成都到九寨溝車程將縮短一半,將有力促進(jìn)地方旅游發(fā)展。
歷經(jīng)9年建設(shè),12月12日,九綿高速白馬隧道實(shí)現(xiàn)雙幅貫通。這是全線最長隧道,巖層極軟,施工猶如在豆腐里打洞,成為全線最后一個(gè)被“啃”下的重難點(diǎn)工程。9年磨一劍,“白馬”如何被馴服?
挑戰(zhàn)
巖體太軟易變形,像饅頭被捏扁
綿陽市平武縣往白馬隧道行進(jìn)的路段,距成都不過3小時(shí)車程,12日當(dāng)天已是銀裝素裹,白雪皚皚。隧道出口端的平武縣白馬藏族鄉(xiāng),陽光燦爛。隨著無人機(jī)升空,可看到四周青山環(huán)繞,高速公路猶如一條線,串起座座大山。
“在這上面是黃土梁生態(tài)廊道?!贝ǜ呔d九公司董事長傅艦鋒指著高高的大山說。為了保護(hù)生態(tài),線路設(shè)計(jì)了長達(dá)13公里的白馬隧道,以大埋深的方式穿越大熊貓國家公園核心區(qū);高速公路建成通車后,也將大幅減少原本翻山而過的國道247線越嶺段車流量,更有利于珍稀動(dòng)物棲息繁殖。
這給建設(shè)帶來挑戰(zhàn)。四川公路設(shè)計(jì)院公司設(shè)計(jì)代表張靚說,隧道往往會(huì)開辟多個(gè)輔助通道,同時(shí)掘進(jìn),確保進(jìn)度,13公里的長隧,工作面在10個(gè)左右;而出于環(huán)??剂浚遵R隧道減少了地表開挖量,高峰期時(shí)只有6個(gè)工作面,其中進(jìn)口端更是獨(dú)頭掘進(jìn)。
難,更體現(xiàn)在隧道的地質(zhì)復(fù)雜。白馬隧道穿越7處發(fā)育構(gòu)造斷裂帶,Ⅴ級圍巖占比高達(dá)97%?!皣鷰r以碳質(zhì)板巖和碳質(zhì)千枚巖為主,輕輕一捏就碎,遇水軟化成泥?!彼拇窐虼ń还卷?xiàng)目經(jīng)理江俊杰說,這種巖體極為破碎,自穩(wěn)能力差,加上埋深(從山頂?shù)剿淼理敳康拇怪本嚯x)超過1000米,地應(yīng)力高,隧洞掘進(jìn)后變形嚴(yán)重。
“就像一個(gè)饅頭被捏扁了?!彼貞浾f,最嚴(yán)重的一次,橫面變形高達(dá)1.5米,原本直徑13米的斷面,變形后斷面直徑只剩11.5米,已架設(shè)好的支護(hù)拱架都變了形。
業(yè)內(nèi)專家走訪后認(rèn)為,白馬隧道是目前國內(nèi)設(shè)計(jì)施工難度最大、風(fēng)險(xiǎn)最高的公路隧道之一。
破難
創(chuàng)新突破,已獲各類專利20余項(xiàng)
在“豆腐”里打隧道,如何克難?2018年,江俊杰作為項(xiàng)目總工,完成巴陜高速米倉山隧道建設(shè)后,被調(diào)到白馬隧道。長13.8公里的米倉山隧道是當(dāng)時(shí)全國第二長隧,建設(shè)面臨8大難點(diǎn),最為突出的是硬巖巖爆,在高地應(yīng)力下,巖石像子彈一樣連續(xù)彈出。
“米倉山是硬,不好打;白馬隧道是軟,也不好打?!彼f,軟巖的“副作用”是容易變形,建設(shè)初期,即便做完初期支護(hù),還是會(huì)有不斷的變形和擠壓,并帶來隧道變形、坍塌風(fēng)險(xiǎn)。最難的2018年,隧道整體掘進(jìn)不足400米,其中有300多米是變形后又重新施工、重新支護(hù)加固的。
建設(shè)團(tuán)隊(duì)組建QC(質(zhì)量控制)小組,邊建設(shè)邊與復(fù)雜地質(zhì)“較量”,逐步摸清“白馬”的脾性,探索出一套創(chuàng)新的工藝工法。
應(yīng)對大變形,首先是增強(qiáng)巖體的硬度,他們把一根根又粗又長的錨桿插進(jìn)巖體,好比給骨折病人“打鋼板”;采用三臂鑿巖臺(tái)車等機(jī)械化施工,速度更快、更安全,快速完成初期支護(hù);掘進(jìn)到一定長度后,隨即完成仰拱施工,讓斷面成為一個(gè)完整的“環(huán)”,具有穩(wěn)定性、緊固性。這種創(chuàng)新的施工理念,被他們總結(jié)為“強(qiáng)超前、快支護(hù)、緊步距”的“三道拱”施工支護(hù)理念。
在對巖體的開挖上,他們放棄傳統(tǒng)爆破方式,引進(jìn)隧道專用破碎錘挖掘機(jī),用智能化先進(jìn)設(shè)備施工?!胺潜_挖”打隧道,這在四川是第一次使用。
創(chuàng)新的理念+先進(jìn)的設(shè)備,形成先進(jìn)的工藝、工法,實(shí)現(xiàn)“快挖、快支、快錨、快封閉”,白馬隧道的軟巖大變形由此被攻克!
截至目前,白馬隧道建設(shè)團(tuán)隊(duì)已獲得綜合配套國家級工法1項(xiàng)、省級工法2項(xiàng)、發(fā)明專利4項(xiàng)、實(shí)用新型專利21項(xiàng)??萍甲o(hù)航下,施工效率顯著提高,平均月進(jìn)尺75米,最高的一個(gè)月達(dá)110米。
記者了解到,白馬隧道的成功,形成了軟巖隧道大變形隧道動(dòng)態(tài)施工指南、層狀軟巖隧道動(dòng)態(tài)施工管控技術(shù)指南,可以為類似山區(qū)高速軟巖隧道施工提供指導(dǎo)和借鑒。正在建設(shè)中的康定至新都橋高速公路折多山隧道,就將“復(fù)制”白馬隧道的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。
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