9年,打通13000米隧道,平均每天掘进近4米。这是发生在G8513线九寨沟至绵阳高速公路(以下简称“九绵高速”)白马隧道上的真实故事。
九绵高速是通往九寨沟景区的第一条高速公路,四川省唯一一条交通运输部绿色公路建设典型示范项目。全线建成通车后,从成都到九寨沟车程将缩短一半,将有力促进地方旅游发展。
历经9年建设,12月12日,九绵高速白马隧道实现双幅贯通。这是全线最长隧道,岩层极软,施工犹如在豆腐里打洞,成为全线最后一个被“啃”下的重难点工程。9年磨一剑,“白马”如何被驯服?
挑战
岩体太软易变形,像馒头被捏扁
绵阳市平武县往白马隧道行进的路段,距成都不过3小时车程,12日当天已是银装素裹,白雪皑皑。隧道出口端的平武县白马藏族乡,阳光灿烂。随着无人机升空,可看到四周青山环绕,高速公路犹如一条线,串起座座大山。
“在这上面是黄土梁生态廊道。”川高绵九公司董事长傅舰锋指着高高的大山说。为了保护生态,线路设计了长达13公里的白马隧道,以大埋深的方式穿越大熊猫国家公园核心区;高速公路建成通车后,也将大幅减少原本翻山而过的国道247线越岭段车流量,更有利于珍稀动物栖息繁殖。
这给建设带来挑战。四川公路设计院公司设计代表张靓说,隧道往往会开辟多个辅助通道,同时掘进,确保进度,13公里的长隧,工作面在10个左右;而出于环保考量,白马隧道减少了地表开挖量,高峰期时只有6个工作面,其中进口端更是独头掘进。
难,更体现在隧道的地质复杂。白马隧道穿越7处发育构造断裂带,Ⅴ级围岩占比高达97%。“围岩以碳质板岩和碳质千枚岩为主,轻轻一捏就碎,遇水软化成泥。”四川路桥川交公司项目经理江俊杰说,这种岩体极为破碎,自稳能力差,加上埋深(从山顶到隧道顶部的垂直距离)超过1000米,地应力高,隧洞掘进后变形严重。
“就像一个馒头被捏扁了。”他回忆说,最严重的一次,横面变形高达1.5米,原本直径13米的断面,变形后断面直径只剩11.5米,已架设好的支护拱架都变了形。
业内专家走访后认为,白马隧道是目前国内设计施工难度最大、风险最高的公路隧道之一。
破难
创新突破,已获各类专利20余项
在“豆腐”里打隧道,如何克难?2018年,江俊杰作为项目总工,完成巴陕高速米仓山隧道建设后,被调到白马隧道。长13.8公里的米仓山隧道是当时全国第二长隧,建设面临8大难点,最为突出的是硬岩岩爆,在高地应力下,岩石像子弹一样连续弹出。
“米仓山是硬,不好打;白马隧道是软,也不好打。”他说,软岩的“副作用”是容易变形,建设初期,即便做完初期支护,还是会有不断的变形和挤压,并带来隧道变形、坍塌风险。最难的2018年,隧道整体掘进不足400米,其中有300多米是变形后又重新施工、重新支护加固的。
建设团队组建QC(质量控制)小组,边建设边与复杂地质“较量”,逐步摸清“白马”的脾性,探索出一套创新的工艺工法。
应对大变形,首先是增强岩体的硬度,他们把一根根又粗又长的锚杆插进岩体,好比给骨折病人“打钢板”;采用三臂凿岩台车等机械化施工,速度更快、更安全,快速完成初期支护;掘进到一定长度后,随即完成仰拱施工,让断面成为一个完整的“环”,具有稳定性、紧固性。这种创新的施工理念,被他们总结为“强超前、快支护、紧步距”的“三道拱”施工支护理念。
在对岩体的开挖上,他们放弃传统爆破方式,引进隧道专用破碎锤挖掘机,用智能化先进设备施工。“非爆开挖”打隧道,这在四川是第一次使用。
创新的理念+先进的设备,形成先进的工艺、工法,实现“快挖、快支、快锚、快封闭”,白马隧道的软岩大变形由此被攻克!
截至目前,白马隧道建设团队已获得综合配套国家级工法1项、省级工法2项、发明专利4项、实用新型专利21项。科技护航下,施工效率显著提高,平均月进尺75米,最高的一个月达110米。
记者了解到,白马隧道的成功,形成了软岩隧道大变形隧道动态施工指南、层状软岩隧道动态施工管控技术指南,可以为类似山区高速软岩隧道施工提供指导和借鉴。正在建设中的康定至新都桥高速公路折多山隧道,就将“复制”白马隧道的先进经验。(记者 王眉灵)