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。作為我國加快建設(shè)交通強國的重大標(biāo)志性工程之一，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(shè)團隊直面地質(zhì)條件復(fù)雜等挑戰(zhàn)，首次在國內(nèi)高速公路隧道建設(shè)中應(yīng)用硬巖掘進機，首創(chuàng)“三洞+四豎井”施工法，實現(xiàn)“長隧短打”快速掘進，有效節(jié)約施工工期。

作為國內(nèi)高速公路中典型的高寒、高海拔、高地應(yīng)力特長隧道，天山勝利隧道橫穿天山中部，記錄著建設(shè)團隊的辛勤付出。自2020年開工建設(shè)以來，先后數(shù)千名建設(shè)者奮戰(zhàn)在天山腹地，完成了我國高速公路隧道建設(shè)的又一創(chuàng)舉。

如何穿越地質(zhì)斷裂帶？

減震吸能，精準(zhǔn)施工

11月16日，隨著“天山號”硬巖掘進機的刀盤轉(zhuǎn)動“咬”碎巖石，“天山號”成功穿越花崗巖斷層蝕變帶。“持續(xù)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(biāo)段項目部總工程師黃登俠長舒一口氣。“這里的花崗巖十分脆弱，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，最終通過從右洞向中導(dǎo)洞刀盤正前方開設(shè)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(zhì)斷裂帶，其中12個在進口端，巖層復(fù)雜、地質(zhì)脆弱，同時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，“這就像在‘豆腐腦’中施工，很可能會遇到泥漿噴涌、巖爆等。”

這樣的情況，第五標(biāo)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米處時，項目遭遇了全線最大斷層F6博阿斷裂帶，影響寬度達440米。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(huán)境，在這樣的環(huán)境里，坍塌、涌水是常有的事，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(xiàn)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天終于成功穿越F6博阿斷裂帶。

天山勝利隧道項目是第五標(biāo)段項目部硬巖掘進機工區(qū)副主任杜明忱參加工作以來的第一個項目。“4年多里遇到的困難一次比一次棘手，但我們挺過來了。”杜明忱說，泥水涌出時常常淹到腰腹，但憑著不服輸?shù)木瘢瑘F隊攻克了隧道建設(shè)的一個又一個難題。

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公里的洞，如果用傳統(tǒng)的鉆爆法，有效施工工期預(yù)計為72個月，但為了滿足群眾出行、區(qū)域發(fā)展等需求，工程建設(shè)必須爭分奪秒。

“經(jīng)過反復(fù)研究論證，我們創(chuàng)新選擇‘主洞+中導(dǎo)洞’的開挖方案。”中國交建新疆烏尉項目總工程師苗寶棟解釋，在左右兩個主洞之間增加一個中導(dǎo)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(dān)當(dāng)“開路先鋒”，為左右洞開出更多作業(yè)面，相當(dāng)于把主洞“切割”成多段同時作業(yè)，實現(xiàn)“長隧短打”。

第五標(biāo)段項目經(jīng)理王賀起曾參與建設(shè)東天山特長隧道，這次再上天山，首次在國內(nèi)高速公路隧道建設(shè)中應(yīng)用硬巖掘進機，用的還是全球首創(chuàng)的新型壓注式工法，他心里也沒底。

隨著巨大的轉(zhuǎn)盤帶動數(shù)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”兩臺硬巖掘進機從天山山脈南北兩側(cè)同時向中間施工，最快時以每天20到30米的速度掘進，是人工挖掘速度的5倍以上，工期縮短至52個月。

創(chuàng)新方案提升掘進速度，同時也增加了施工作業(yè)面，如何保證項目安全高效運行成為又一難題。“施工高峰期僅出口端就有7個作業(yè)面同步作業(yè)，幽深的隧道內(nèi)每天進出人員超過1200人，車輛往返六七百車次。”第六標(biāo)段項目經(jīng)理李亞隆說。

走進數(shù)字化監(jiān)控指揮中心，隧道內(nèi)施工人數(shù)、洞內(nèi)車輛等數(shù)據(jù)一目了然。“為了保障人員和車輛井然有序進出隧道，我們打造了智能交通調(diào)度系統(tǒng)、車輛安裝定位系統(tǒng)，人員使用電子門禁系統(tǒng)，用科技的力量賦能項目建設(shè)。”李亞隆說。

兩頭同時掘進，如何保證在山體內(nèi)部順利“相遇”？保障力量源自一支特別的技術(shù)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(lián)測工作，對平面控制點和高程控制網(wǎng)進行測量，確保方向不跑偏。

如何通風(fēng)？

4座豎井，打造隧道“呼吸系統(tǒng)”

隧道長度超長，最大埋深超過1100米，施工高峰期，隧道內(nèi)爆破炮煙、內(nèi)燃機尾氣和車輛揚塵等污染物眾多。如何通風(fēng)、排煙？

“經(jīng)過測算，原來高峰期的風(fēng)機配置功率達8700千瓦，這不僅會增加環(huán)境負擔(dān)，也會導(dǎo)致污染物浮動，影響施工安全。”面對工程條件限制，第六標(biāo)段項目總工程師毛錦波創(chuàng)新性地提出三洞巷道式長距離施工通風(fēng)法，充分利用硬巖掘進機超前平行中導(dǎo)洞和豎井作為施工通風(fēng)巷道，優(yōu)化通風(fēng)布局和風(fēng)機配置，根據(jù)不同工序下鉆爆法作業(yè)面的需風(fēng)量，通過精細的工序管理，將風(fēng)機配置功率降低至2400千瓦，有效解決了特長隧道施工通風(fēng)的難題，還實現(xiàn)了節(jié)能減排。

從天山自上而下開鑿的4對通風(fēng)豎井在運營階段將發(fā)揮“煙囪效應(yīng)”，成為整個隧道的“呼吸系統(tǒng)”。其中2號豎井兩口井身深度都超過700米，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(huán)境中。”黃登俠說，結(jié)合Ⅵ型井架、抓巖機的設(shè)備輔助優(yōu)勢，采用國內(nèi)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(shè)計制造出全球首個高寒高海拔超大超深豎井裝備“首創(chuàng)號”。“首創(chuàng)號”向下掘進，施工人員駕駛小型挖掘機把洞內(nèi)廢渣裝進吊桶，再用提升設(shè)備運到地面統(tǒng)一拉運。

與洞口相比，豎井海拔更高，環(huán)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(fēng)呼呼地刮。”楊鑫來參加項目不久，就被派到了1號豎井，擔(dān)任工區(qū)主任，住的是帳篷，煮飯要用高壓鍋。

在處理的眾多險情中，一次豎井涌水的意外讓楊鑫來印象格外深刻。“打到地下570多米時，豎井突遇涌水。當(dāng)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(xù)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(shè)者的付出與成長。