20分鐘穿越天山！世界最長高速公路隧道建成有多難

2025-01-01心靈

01:29

12月30日上午11時許，由中國交建承建的世界最長高速公路隧道——天山勝利隧道全線貫通。作為中國加快建設交通強國的重大標誌性工程之一，這條隧道將穿越天山的時間從原來的3小時縮短到約20分鐘。

在52個月的施工過程中，建設團隊直面地質條件復雜等挑戰，首次在國內高速公路隧道建設中套用硬巖掘進機，首創「三洞+四豎井」施工法，實作「長隧短打」快速掘進，有效節約施工工期。

作為國內高速公路中典型的高寒、高海拔、高地應力特長隧道，天山勝利隧道橫穿天山中部，記錄著建設團隊的辛勤付出。自2020年開工建設以來，先後數千名建設者奮戰在天山腹地，完成了中國高速公路隧道建設的又一創舉。

天山勝利隧道南出口。人民日報記者張武軍攝

如何穿越地質斷裂帶？

減震吸能，精準施工

11月16日，隨著「天山號」硬巖掘進機的刀盤轉動「咬」碎巖石，「天山號」成功穿越花崗巖斷層蝕變帶。「持續14個月艱難攻堅，這一過程寫滿不易。」中國交建新疆烏尉公路第五標段計畫部總工程師黃登俠長舒一口氣。「這裏的花崗巖十分脆弱，一碰就‘碎’。」黃登俠回憶，一次掘進中，花崗巖碎石纏住刀盤，重量超2800噸的「天山號」被困。團隊進行了多次嘗試，最終透過從右洞向中導洞刀盤正前方開設橫通道，人工鉆爆完成前方的開挖、清理、支護，再由「天山號」空推，才順利穿越斷層蝕變帶。

黃登俠介紹，整個隧道要穿越16個地質斷裂帶，其中12個在進口端，巖層復雜、地質脆弱，同時隧道施工段處於高地應力環境，最大地應力值將近22兆帕，「這就像在‘豆腐腦’中施工，很可能會遇到泥漿噴湧、巖爆等。」

這樣的情況，第五標段工程部部長吳特力根遇到不止一次。隧道進口端掘進至1900公尺處時，計畫遭遇了全線最大斷層F6博阿斷裂帶，影響寬度達440公尺。巖體破碎且富含水體，施工難度極大。

「硬巖掘進機最怕遇到忽軟忽硬的環境，在這樣的環境裏，坍塌、湧水是常有的事，有時候一天出水量就達7000立方米。」吳特力根說，面對隨時可能出現的坍塌，團隊選擇加密支護，將超3.78萬根聚乙烯管泡沫混凝土牢牢固定在巖壁上，形成一圈70厘米厚的泡沫混凝土減震層，化解斷層對圍巖支護造成的擠壓力，歷時80天終於成功穿越F6博阿斷裂帶。

天山勝利隧道計畫是第五標段計畫部硬巖掘進機工區副主任杜明忱參加工作以來的第一個計畫。「4年多裏遇到的困難一次比一次棘手，但我們挺過來了。」杜明忱說，泥水湧出時常常淹到腰腹，但憑著不服輸的精神，團隊攻克了隧道建設的一個又一個難題。

工人在澆灌混凝土。人民日報記者張武軍攝

如何縮短工期？

「長隧短打」，有效施工工期從72個月縮短至52個月

在天山山脈開鑿兩個長達22.13公裏的洞，如果用傳統的鉆爆法，有效施工工期預計為72個月，但為了滿足群眾出行、區域發展等需求，工程建設必須爭分奪秒。

「經過反復研究論證，我們創新選擇‘主洞+中導洞’的開挖方案。」中國交建新疆烏尉計畫總工程師苗寶棟解釋，在左右兩個主洞之間增加一個中導洞，由中交集團自主研制、為天山勝利隧道量身打造的硬巖掘進機擔當「開路先鋒」，為左右洞開出更多作業面，相當於把主洞「切割」成多段同時作業，實作「長隧短打」。

第五標段計畫經理王賀起曾參與建設東天山特長隧道，這次再上天山，首次在國內高速公路隧道建設中套用硬巖掘進機，用的還是全球首創的新型壓註式工法，他心裏也沒底。

隨著巨大的轉盤帶動數十把刀頭一點點向前突進，巖石被擠壓成碎渣，「天山號」和「勝利號」兩台硬巖掘進機從天山山脈南北兩側同時向中間施工，最快時以每天20到30公尺的速度掘進，是人工挖掘速度的5倍以上，工期縮短至52個月。

創新方案提升掘進速度，同時也增加了施工作業面，如何保證計畫安全高效執行成為又一難題。「施工高峰期僅出口端就有7個作業面同步作業，幽深的隧道內每天進出人員超過1200人，車輛往返六七百車次。」第六標段計畫經理李亞隆說。

走進數位化監控指揮中心，隧道內施工人數、洞內車輛等數據一目了然。「為了保障人員和車輛井然有序進出隧道，我們打造了智慧交通排程系統、車輛安裝定位系統，人員使用電子門禁系統，用科技的力量賦能計畫建設。」李亞隆說。

兩頭同時掘進，如何保證在山體內部順利「相遇」？保障力量源自一支特別的技術隊伍——精測隊。在進口端和出口端，精測隊隊員每半年開展一次聯測工作，對平面控制點和高程控制網進行測量，確保方向不跑偏。

如何通風？

4座豎井，打造隧道「呼吸系統」

隧道長度超長，最大埋深超過1100公尺，施工高峰期，隧道內爆破炮煙、內燃機尾氣和車輛揚塵等汙染物眾多。如何通風、排煙？

「經過測算，原來高峰期的風機配置功率達8700千瓦，這不僅會增加環境負擔，也會導致汙染物浮動，影響施工安全。」面對工程條件限制，第六標段計畫總工程師毛錦波創新性地提出三洞巷道式長距離施工通風法，充分利用硬巖掘進機超前平行中導洞和豎井作為施工通風巷道，最佳化通風布局和風機配置，根據不同工序下鉆爆法作業面的需風量，透過精細的工序管理，將風機配置功率降低至2400千瓦，有效解決了特長隧道施工通風的難題，還實作了節能減排。

從天山自上而下開鑿的4對通風豎井在營運階段將發揮「煙囪效應」，成為整個隧道的「呼吸系統」。其中2號豎井兩口井身深度都超過700公尺，是世界上最深高速公路豎井。「30多名工作人員常年堅守在高海拔的極端環境中。」黃登俠說，結合Ⅵ型井架、抓巖機的裝置輔助優勢，采用國內先進的八臂液壓傘鉆進行掘進施工，2號豎井兩口井身耗時788天順利完成落底。

為了開挖豎井，團隊設計制造出全球第一個高寒高海拔超大超深豎井裝備「首創號」。「首創號」向下掘進，施工人員駕駛小型挖掘機把洞內廢渣裝進吊桶，再用提升裝置運到地面統一拉運。

與洞口相比，豎井海拔更高，環境更惡劣，常年下雪，凍土層非常厚，純冰層就有30多米厚。「上面雪下得多，白毛風呼呼地刮。」楊鑫來參加計畫不久，就被派到了1號豎井，擔任工區主任，住的是帳篷，煮飯要用高壓鍋。

在處理的眾多險情中，一次豎井湧水的意外讓楊鑫來印象格外深刻。「打到地下570多米時，豎井突遇湧水。當時井下溫度10余攝氏度，井上溫度零下30攝氏度，出井時必須快速行動，不然衣服就會被凍住。」楊鑫來回憶，他和團隊成員連續39天加班加點，才最終化解了險情。

巍巍高山，天山勝利隧道穿越其間，見證著一批批工程建設者的付出與成長。