四川在线记者寇敏芳
“过去10年,隧道长度增长率为102.8%,海拔平均降低率为6.38%。”11月18日,四川省隧道工程建设交流会上,全国工程勘察设计大师、中国公路学会隧道工程分会荣誉理事长蒋树屏分析了数条隧道后,得出这一结论。在他看来,长隧道已经成为行业内的新趋势。
在四川的高速公路建设中,这一趋势已经显现。2012年建成通车的雅西高速泥巴山隧道是四川首座长度超10公里的隧道,短短13年间,四川已建和在建的10公里以上隧道已经超20座,约占全国的37%。设计中的成汶高速龙门山隧道长度已高达24公里。
隧道为什么越修越长了?从施工到运行,他们的安全性如何保障?我们通过四川的隧道建设实践来探寻答案。
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越喜隧道效果图
隧道为什么越修越长?极限选线的无奈之举
今年4月底新开工的金口河至西昌高速公路,越喜隧道作为全线最长隧道,其全长约18.4公里,横跨越西、喜德两县,是四川在建高速公路隧道中最长的。
“修建这么长的隧道,实属无奈之举。”蜀道集团工程技术中心副主任张睿介绍,金西高速是成都与大凉山之间的第三条高速公路,它连接甘洛、越西、喜德三县,并与多个高速公路网络相接。线路走向决定它必须要穿山越岭,而越喜隧道之所以设计这么长,除了线路走向的必然选择,也重要考虑了生态环保因素。“隧道上方有一片生态敏感区,若要通过,以隧道的方式是最好的解决办法。”
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西香高速元宝互通示意图
大凉山的另外一条高速——西香高速,则把隧道群建在了大山“肚子”里,长度不算最长,但规模最大,已被全球及中国境内唯一获批相关世界纪录认证商标的机构WRCA(世界纪录认证公司/机构)认证为“世界最大规模山区高速公路全地下互通(在建)”。
这样的设计也是无奈之举。“山区高速公路越来越多,受地形和地质条件限制,只能修更长、更大的隧道。”张睿表示。
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西香高速元宝互通
西香高速工程设计方相关负责人介绍,元宝隧道作为互通,原本还有一个明线的设计方案,但绕路太多,在大山“肚子”里修立交桥可减少绕行6.8公里,节约用地约33亩。
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乐西高速大凉山一号隧道洞口
如何确保效率和安全?TBM助力长隧短打
传统的隧道施工采用钻爆法为主,也就是钻孔后填炸药,一点点向前推进,顺利的话每个月只能掘进几十米,耗时长,随着隧道变长,安全风险也更大。
“长隧道施工,我们请了个新的帮手。”中铁隧道局集团有限公司首席专家洪开荣表示,随着技术不断成熟,TBM(隧道掘进机)已经在越来越多的隧道中运用。通过TBM开挖平行导洞,掘进长度每月可高达数百米,待平行导洞贯通后,再横向加开作业面至主洞,就能实现长隧短打,不仅节约时间也更安全。
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大凉山一号隧道TBM施工中(资料图)
越喜隧道创新更进一步,在目前国内高速公路工程领域首次采用大直径双护盾TBM进行主洞施工。也就是说,以往TBM主要用于平行导洞施工,而越喜隧道则将TBM用于主洞施工。主洞直径约平行导洞的3倍,更大开挖面意味着更高难度。
TBM虽然省时又高效,但对地质条件要求较高,同时还需要人员和机械的密切配合,“最怕遇到卡机,进不去、出不来,会对施工造成严重影响。”蜀道集团工程技术中心副主任李升甫表示,要减少卡机事故,关键是做好地质勘探,比如每开挖100米,就对隧洞的地质结构做个精准体检,先打个“CT”了解基本情况,再“活检”钻取岩石做进一步分析,把地质结构摸清楚再施工。
此外,越来越多的预制技术也用到了隧道施工中。传统工法下,隧道的支护主要用混凝土现浇的模式,TBM施工后,将采用预制管片,在工厂把混凝土管片加工好,再现场像拼积木一样拼起来,进一步节约了施工时间。越喜隧道计划工期6年,如果采用传统方法施工很难按期完成,但TBM施工,有望按照计划工期完成建设。
如今,四川采用TBM施工的超长隧道越来越多,除越喜隧道外,还有今年已经通车的夹金山隧道、即将通车的乐西高速大凉山一号隧道和建设中的西香高速盐源隧道。
图片由蜀道集团提供
(四川在线)
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