世界第一埋深高速公路隧道
全隧岩爆率约55%
从开始设计到双洞贯通历时12年
大峡谷隧道出口端 蜀道集团供图
6月6日,穿越四川地质极为复杂地区的峨眉至汉源高速公路(以下简称“峨汉高速”)迎来重大建设进展,全线最后一个控制性工程——大峡谷隧道双洞终于贯通。
值得关注的是,这座隧道最大埋深1944米,为世界第一埋深高速公路隧道。在近2000米高的大山下挖隧道有多难,隧道掘进又如何应对岩爆?封面新闻记者采访四川省公路规划勘察设计研究院隧道设计负责人,揭秘该隧道的诞生之路。
隧道施工图 四川公路院供图
近2000米高山下挖隧道最大地应力接近水下5000米的压力
6日上午9点,记者从汉源县城出发,沿着峨汉高速向凉山州甘洛县开行,沿途一路在隧道中穿行,临近大峡谷隧道出口端时,看到的是乌斯河两岸的高山峡谷。
大峡谷隧道项目设计负责人唐协告诉记者,峨汉高速全线均位于高山峡谷地貌,桥隧比高达87.4%,这在四川在建高速中排名第一。
“沿着峡谷没有条件修路,必须穿山,也就是修建隧道。”唐协说。由于大峡谷隧道穿越地区地质结构复杂,再加上接近2000米的最大埋深,导致岩体地应力过高,岩爆也就发生了。
他进一步解释,所谓岩爆,就是在地应力很高的区域,岩体破坏失稳,转换为冲击动能而产生的爆裂声响、爆裂松脱、剥离弹射甚至抛出的一种地质灾害。
设计之初,团队就预见到了会有岩爆,因此先后进行了5次地应力检测,最大一次接近水下5000米的压力。
峨汉高速沿线航拍 蜀道集团供图
岩爆弹射距离可达50米随机发生不可预测
施工隧道。封面新闻记者曹菲摄影
“隧道掘进到埋深300多米的时候出现岩爆了。”现场设计代表向龙介绍,大峡谷隧道拱顶、侧墙等都会发生岩爆,其中拱顶为大面积掉块,掌子面和侧墙为弹射型岩爆。通俗讲,工人作业时会遭到来自多个方向的岩石“偷袭”,石头有大有小,最远弹射距离可以达到40到50米。
“稍不注意就会被弹射的石头打到,工人心里肯定害怕呀。”向龙说,相比于隧道塌方,岩爆的破坏力在于随机性很强,无法预测。因此,岩爆也成为制约大峡谷隧道建设进度的最大难题。
回顾过往,包括米仓山隧道在内,四川许多隧道施工中都出现了岩爆,但大多都只有一小段,像大峡谷隧道高达55%的岩爆率(出口端岩爆率75%左右)的非常少见。
“躲猫猫”式躲避岩爆 施工全程要打一场“攻防战”
岩爆如此威力,弹射出来要伤人,施工人员安全成了首要考虑问题。如何破解岩爆难题?项目团队制定了“一躲、二防、三治”的施工原则。
躲,就是和岩爆“躲猫猫”,离它远一点。向龙解释,就像气球爆炸前有一个充气变大的过程,隧道开挖后不会立刻发生岩爆,岩爆的高发时段在开挖后的1到7个小时。因此,每开挖一段后,建设者都会等待岩体地应力释放,也就是等待岩爆,待能量释放得差不多了,再进行下一步施工。
防,则包括多个方面的措施。比如做一个钢筋罩子把岩体撑住,工人在钢筋排下面作业会安全一点;喷射混凝土将岩体封闭,避免石头肆意弹射;工人作业的时候也必须穿戴专业的防护服,保证施工安全。
治,就是与岩爆“正面交锋”,而防治的前提是预警。向龙告诉记者,项目采用了微震监测检测技术,可以提前监测到岩爆等级,进而采取有针对性的综合防治措施。比如围岩上打地应力释放孔,强岩爆情况下地应力释放孔孔内松动爆破或者预裂爆破“截断”地应力传递路径等等。
记者了解到,除了岩爆,大峡谷隧道施工中还面临着高地温、大型溶洞、塌方、涌水等问题。在多种因素的影响下,这条山区高速的控制性隧道的每月掘进尺,只能达到常规月掘进尺的二分之一。
因此,从2011年四川公路院着手大峡谷隧道设计,到如今双洞贯通,历时12年多,终于将这块“硬骨头”啃下来了。
封面新闻记者 曹菲
编辑:胡丽萍
来源:封面新闻https://m.thecover.cn/news_details.html?eid=yz63oYtT7%2B%2BH90qSdq8Jkw==&channelId=null