天山南北變通途

　　原標(biāo)題：天山南北變通途

　　探訪世界“第一長隧”天山勝利隧道工程

　　俯瞰三號豎井施工現(xiàn)場。

　　洞內(nèi)施工現(xiàn)場，工作人員正在對掘進機導(dǎo)向設(shè)備測量數(shù)據(jù)進行校核。

　　“天山號”和“勝利號”掘進機合成示意圖。

　　掘進機使用全球首創(chuàng)的壓注工法掘進成型的山體隧道。

　　天山勝利隧道口。 （中國交建 供圖）

　　我國大西北，莽莽天山橫貫東西，把廣袤的新疆分為南疆和北疆。雖已是七九時節(jié)，天山之上仍是皚皚白雪，但天山勝利隧道施工現(xiàn)場卻是一片“熱火朝天”，數(shù)千名建設(shè)者正為鑿穿天山而日夜勞作不輟。

　　這條打通南北疆天然屏障的隧道，是我國首批交通強國試點項目——烏尉（烏魯木齊至尉犁）高速公路的“咽喉”工程，也是世界在建最長高速公路隧道，長達(dá)22.1公里。

　　隧道設(shè)計行車時速為100公里，貫通后，開車穿越天山僅需約20分鐘，往返烏魯木齊與庫爾勒也將告別“翻山越嶺”，單程耗時將從7個多小時縮短至3個小時左右。這對于推動新疆絲綢之路經(jīng)濟帶核心區(qū)建設(shè)、促進南北疆經(jīng)濟發(fā)展和區(qū)域優(yōu)勢開發(fā)等意義重大。

　　那么，這條“世界之最”的隧道建設(shè)進展如何？鑿穿天山到底有多難？建設(shè)者們又是如何攻堅克難的？讓我們一起探訪天山勝利隧道——

　　1 “一長”“一多”“二深”“五高”

　　“關(guān)關(guān)難過關(guān)關(guān)過”

　　2月15日，天還未亮，中國交建新疆烏尉公路項目土建06標(biāo)段（負(fù)責(zé)天山勝利隧道出口端）項目經(jīng)理李亞隆卻早早起床，研究相關(guān)數(shù)據(jù)、優(yōu)化排水方案……

　　最近，天山勝利隧道出口端掘進施工中遇到的裂隙涌水問題，讓他有些頭疼。

　　“每小時約200立方的涌水，而且現(xiàn)在掘進機正處在反坡掘進階段，也就是下坡，涌水全部積到了刀頭部分，快速有效地抽排水迫在眉睫。”李亞隆的嗓音已有些沙啞，他告訴記者，目前，“勝利號”掘進機已由天山之南向北掘進了8.5公里，正是工程吃勁兒的時候，裂隙涌水嚴(yán)重影響了施工效率。“以前，這種巖層條件下，每天大約可以掘進15米，這兩天的進度明顯降了下來，每天只能掘進10米左右。”李亞隆心急如焚。

　　記者了解到，李亞隆2017年便參與天山勝利隧道項目，從前期論證、方案設(shè)計到啟動施工，再到如今中導(dǎo)洞掘進突破16公里關(guān)口，他們遇到的“攔路虎”不計其數(shù)。

　　回憶起六年前初到項目時的情景，他仍然記憶猶新。當(dāng)時，作為一個有著十余年隧道施工經(jīng)驗的“老人”，他對穿越天山之難已有心理準(zhǔn)備，但現(xiàn)實的難仍讓他倍感壓力。

　　“天山山脈素有‘地質(zhì)博物館’之稱，工程難度可想而知。”李亞隆說。

　　他用“一長”“一多”“二深”“五高”來總結(jié)這條隧道的特點，而這些都是他們要攻克的難關(guān)。

　　“一長”，是指隧道單洞長約22.1公里，約為5座南京長江大橋的總和，是當(dāng)今世界在建最長高速公路隧道。而這么長的洞，他們要打3個。

　　“一多”，是指斷裂帶多，整個隧道要穿越16個地質(zhì)斷裂帶，施工難度極高。

　　“二深”，一是指具備通風(fēng)等功能的豎井深，據(jù)他介紹，隧道2號豎井深706米，比我國最高建筑——上海中心大廈還高出近百米，是當(dāng)今世界最深高速公路豎井。二是指隧道埋深深，該隧道最大埋深超過1100米，而埋深越大，巖爆、軟巖大變形、高地溫、高壓涌水等問題發(fā)生的幾率越高。

　　“五高”，是指高地應(yīng)力、高地震烈度、高環(huán)保要求、高寒、高海拔。其中，隧道施工段最大地應(yīng)力值達(dá)21.8兆帕，相當(dāng)于人手指蓋大小巖石需承受218公斤重量，超過一般巖石承載力50倍以上。這意味著，施工中很有可能遇到巖爆，產(chǎn)生堪比四五級地震的振幅強度。而本身施工區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造運動就比較強烈，基本烈度為Ⅷ度。

　　“不僅要克服高寒、低氧的施工環(huán)境，還要攻克復(fù)雜的地質(zhì)條件，而穿越斷裂帶存在極高的巖爆、軟巖大變形、突涌水等風(fēng)險。”李亞隆告訴記者。但“關(guān)關(guān)難過關(guān)關(guān)過”，進口端和出口端的隧道建設(shè)者們逐項攻關(guān)、各個擊破。目前，用于應(yīng)急救援服務(wù)的中導(dǎo)洞掘進長度已超七成，16條斷裂帶已成功穿越13條，預(yù)計今年年內(nèi)貫通。

　　2 全球首創(chuàng)新型壓注工法硬巖掘進機

　　工期縮短20個月

　　2月16日下午，中交天和副總工程師、設(shè)計研發(fā)總院院長靳黨鵬再次進入中導(dǎo)洞進口端的施工現(xiàn)場，了解“天山號”掘進機的應(yīng)用情況。“目前，圍巖硬度高，控制好設(shè)備推進力及姿態(tài)，可以有效降低刀具磨損程度……”靳黨鵬現(xiàn)場指導(dǎo)隧道中導(dǎo)洞進口端“天山號”掘進機的操作手崔華新。

　　據(jù)介紹，天山勝利隧道按雙向4車道分離式高速公路隧道設(shè)計，其施工如果按照以往隧道施工采用的斜井輔助施工方案，工期計劃72個月。

　　如何縮短工期？建設(shè)者們提出了世界首創(chuàng)的“三洞+四豎井”施工方案。“三洞”即左、右主洞和中導(dǎo)服務(wù)洞，左、右兩個主洞開挖直徑為14米，分別設(shè)計有兩個車道。中間的一條服務(wù)隧道直徑為8.4米，未來將用作應(yīng)急和救援通道，可杜絕隧道內(nèi)因事故等原因出現(xiàn)車輛擁堵的情況。“四豎井”即在整個隧道頂端開挖4座豎井，以實現(xiàn)縱向通風(fēng)，相當(dāng)于隧道的“呼吸系統(tǒng)”。

　　不過，開挖兩個洞的隧道就十分費時費力，為何還要多挖一個洞呢？

　　“考慮到隧道地形、地質(zhì)特點、施工工期以及運營后的防災(zāi)救援等諸多因素，中導(dǎo)洞使用掘進機掘進，發(fā)揮掘進機快速施工的特點，一是可提前探明地質(zhì)，二是為主洞提供工作面；兩個主洞則使用鉆爆法。兩種工藝組合，從而實現(xiàn)‘長隧短打’。”中國交建新疆烏尉公路項目土建05標(biāo)段（負(fù)責(zé)天山勝利隧道進口端）總工程師黃登俠告訴記者，掘進機每月掘進長度大約是傳統(tǒng)鉆爆法的3到10倍，而且兩個掘進機從南北兩個方向同時作業(yè)，然后再通過橫洞為主洞增加輔助作業(yè)面，“這就相當(dāng)于把主洞‘切割’成多段同時作業(yè)，從而有效縮短施工工期。”

　　“天山號”和“勝利號”便是中國交建為天山勝利隧道量身打造的掘進設(shè)備。“這兩個掘進機開挖直徑為8.43米，分別長282米、重約2000噸。更為重要的是，可實現(xiàn)在多種世界級復(fù)雜地層下安全、環(huán)保、高效地掘進。”作為“天山號”和“勝利號”掘進機的總設(shè)計師，靳黨鵬帶領(lǐng)團隊針對超長、高寒、高海拔、復(fù)雜地質(zhì)條件等，首創(chuàng)新型壓注工法硬巖掘進機。這是世界掘進設(shè)備領(lǐng)域的重大創(chuàng)新。

　　工法創(chuàng)新，使“天山號”“勝利號”具備三種不同的掘進模式和支護方式。

　　“根據(jù)地質(zhì)條件不同，可以切換不同的掘進模式和支護方式。”靳黨鵬告訴記者，在較好圍巖條件下，可以采用敞開式工法掘進模式；在破碎帶、軟弱圍巖、巖爆地層，可以采用單護盾鋼模板壓注式混凝土支護掘進模式；在極破碎帶、軟巖大變形、強巖爆地層段，可以采用單護盾鋼管片支護掘進模式。“后兩種模式，就相當(dāng)于對不良地層進行了加強型支護處理，以保證人員和設(shè)備的安全。”

　　如此一來，在面對斷裂帶等不良地層時，掘進效率大大提升。“從此前的施工進度看，穿越斷裂帶采用后兩種工法，每天大約可掘進12米。如果采用傳統(tǒng)的敞開式工法，每天大約可掘進一兩米，而且還存在較大安全風(fēng)險。”靳黨鵬進一步解釋道。

　　由此，原本72個月的工期將縮短至52個月。

　　“我們改變不了外界環(huán)境，只能改變應(yīng)對方法。”靳黨鵬說，科技創(chuàng)新帶來的疊加效應(yīng)非常明顯，目前他正根據(jù)“天山號”“勝利號”使用情況進行進一步創(chuàng)新，為后續(xù)研發(fā)設(shè)計新設(shè)備做準(zhǔn)備。

　　“工程越做越難，但我們自主研發(fā)的設(shè)備越來越多，技術(shù)越來越先進。”隧道施工人員曾煜說。

　　3 實行清污分流措施

　　守護好美麗的烏魯木齊河

　　“綠水青山就是金山銀山。”在天山勝利隧道進口端施工便道旁，一行大大的標(biāo)語醒目而亮眼。

　　不同點位取水采樣、化驗檢測、比對結(jié)果……2月13日，專業(yè)的水質(zhì)檢測人員又一次來到天山勝利隧道施工現(xiàn)場，對施工過程中產(chǎn)生的污水經(jīng)處理后的水質(zhì)進行檢測。

　　最終，檢測結(jié)果顯示，水樣各項指標(biāo)均符合國家地表Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)。

　　“這樣的水質(zhì)檢測，在隧道施工期間，每一至兩周都會進行一次。”黃登俠告訴記者，天山勝利隧道所在區(qū)域生態(tài)環(huán)境脆弱，環(huán)保要求極高。而且距離天山勝利隧道進口端不遠(yuǎn)處，還流淌著由國家一號冰川冰雪消融匯集而成的烏魯木齊河，這是烏魯木齊市工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城市生活用水的主要水源，是名副其實的“母親河”。

　　“由于我們使用掘進機施工，過程中不可避免地產(chǎn)生含油脂等污染物的廢水，常規(guī)的隧道施工污水凈化方案處理不了這些廢水。”黃登俠說，一旦隧道施工產(chǎn)生的廢水處理不當(dāng)，勢必會污染河水。

　　因此，為了在鑿穿這條世界級長隧的同時，依舊能保護好天山的生態(tài)環(huán)境和這條美麗的“母親河”，建設(shè)團隊從前期規(guī)劃到進場施工，始終牢記“綠水青山就是金山銀山”。

　　如何確保施工廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)？黃登俠所在的項目部專門成立了一個技術(shù)攻關(guān)小組。

　　“起初，我們在洞內(nèi)設(shè)置了清污分流裝置，在洞口建設(shè)了日處理量5000立方米的施工污水處理廠。”黃登俠進一步解釋道，施工中產(chǎn)生的污水，全部通過排污管道先匯集到洞口的沉淀池作沉淀處理后，再輸送至污水處理廠進行進一步處理，“處理后的水質(zhì)可達(dá)到國家地表Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)，且全部回收用于施工生產(chǎn)。”

　　不過，隨著隧道掘進進尺加深，他們很快迎來了新的挑戰(zhàn)。去年3月，隧道進口端中導(dǎo)洞掘進即將進入多個斷裂帶，根據(jù)地質(zhì)預(yù)報，洞內(nèi)裂隙日最大涌水量將達(dá)到8000至10000立方米，容易產(chǎn)生清污混流，且超過了污水處理廠處置能力，到時極有可能導(dǎo)致河道污染。

　　對此，項目部技術(shù)攻關(guān)小組又進行升級優(yōu)化，采用“引、清、堵”的方法進行水處理。“引”，即在裂隙水出水點設(shè)置引流管和集水池，加裝清水管路和泵站，將洞內(nèi)一部分裂隙水引入清水管路，一部分收集到集水池直接用于生產(chǎn)和便道揚塵治理。“清”，即安排專班及時清理污水排流溝渠，防止污水溢出溝渠。“堵”，即在廢水排水溝底和仰拱預(yù)制塊間縫隙進行防滲封堵處理，避免污水滲入清水管道。同時，在隧道洞口新增一座污水處理廠，以防突發(fā)涌水。

　　不過，即便有如此嚴(yán)密的措施，黃登俠每天還是會習(xí)慣性地去現(xiàn)場查看一下污水處理情況、各項環(huán)保措施落實情況。“預(yù)計2025年可以建成通車。”黃登俠充滿期待。（ 本報記者 王珍 ）