因地制宜 創新設計

人民網成都10月20日電 （王波）10月13日，我國第一台高速公路TBM——“月城涼山號”，在四川省樂山至西昌高速公路大涼山1號隧道所在地完成了最后的現場調試，已進入洞內開始正式掘進作業，標志著西南第一公路長隧——樂西高速大涼山1號隧道施工邁出了最為重要的一步。這是TBM首次應用於國內高速公路隧道施工，是該項目設計單位四川省公路規劃勘察設計研究院有限公司（以下簡稱“四川公路設計院”）又一項創新設計。

樂西高速公路起於樂山市馬邊彝族自治縣，順接仁沐新高速公路馬邊支線，經涼山州雷波縣、美姑縣，止於昭覺縣南側，與西昌至昭通高速公路（G7611線）相接，路線全長152Km，總投資335億元，建設工期5年。作為首條深入大、小涼山腹地的高速公路，樂西高速概算造價近2.2億元/Km，具有工程規模大、橋隧比例高、地質地形復雜、進場條件差等特點，橋隧比高達83.15%，也是目前四川省內橋隧比最高的高速公路項目。全長15.3Km的大涼山1號隧道，是樂西高速的主要控制性工程，其長度位列全國第四，西南地區第一。隧道設計速度80Km/h。設置1座無軌斜井和1座貫通平導，採用兩區段送排式通風，其建設難度極大：一是地質條件復雜，構造發育。穿越多條斷層、褶皺，岩體較為破碎，岩溶中等∼強烈發育，存在斷層破碎帶、軟岩大變形、涌水突泥、瓦斯、岩溶等不良地質條件，修建難度高，施工風險高﹔二是環境條件敏感，隧道緊鄰大風頂國家級自然保護區、四川省嘛咪澤自然保護區等大熊貓棲息地保護區，對隧道選線存在很大限制，施工環保要求極高。四川公路設計院根據項目實際情況，因地制宜，做了大量深入細致的工作。

細化方案比選 敲定“主洞鑽爆法+平導TBM”

大涼山1號隧道進口端的8Km，位於雷波縣的嘛咪澤自然保護區內，由於受到保護區環境保護的嚴格限制，無法在區內設置斜井及豎井進行輔助施工，而其他斜井又受到背斜、向斜構造影響，採用常規鑽爆法施工，存在施工安全風險高且工期不可控的不利條件。為滿足施工安全、運營快速救援及通風需要，四川公路設計院在設計方案中，結合地質及施工場地實際情況，在隧道左右線之間設置了平行於主洞的貫通平導，首次創新性地提出了“主洞鑽爆法+平導TBM”的組合施工方案，填補了國內公路隧道利用TBM施工工藝輔助施工的空白。

自2017年7月開始進場展開勘察設計工作以來，四川公路設計院運用多種勘察手段，已基本查明了大涼山1號隧道隧址區的地質和環境條件。隧道穿越兩處背斜和一處向斜構造，地層岩性復雜多變，地下水發育，特別是黃果洛向斜段涌突水風險極高。基於其特殊的地理位置、復雜的地質條件和嚴格的保護區環境保護條件限制，在斜、豎井布設受限的前提下，四川公路設計院首先對多種平導方案進行了同精度比較研究，包括3Km平導、8Km平導和貫通平導方案，著重從項目總工期、施工難度與風險、運營通風、防災救援、工程造價等多方面進行綜合比選，最終選定了貫通平導的設計方案，並初步擬定了直徑7.9m敞開式隧道掘進機的施工方案。

充分研究論証 優化設備設計改造

作為國產首台大直徑敞開式TBM，“月城涼山號”開挖直徑7.93m，整機長度176m，總重1400噸，總裝機功率達5200Kw，由四川公路設計院會同TBM設備制造商、施工等多家單位聯合攻關研發，並結合樂西高速的工程特點和地質條件，著重對刀盤、主驅動、護盾、初支系統等部件進行了針對性的改進，完成了國產首台大直徑敞開式TBM的再制造，實現了TBM設備再利用技術的重大突破。

四川公路設計院先后調研了國內多家TBM設備制造廠商，並反復前往大瑞鐵路高黎貢山隧道、引漢濟渭工程、鄭萬鐵路等多個採用TBM施工的鐵路、水利工程施工現場考察學習，充分調研隧道TBM施工情況並進行設備選型，同時，集思廣益，邀請國內外主要TBM設備制造廠商和西南交大、中鐵一院、中鐵二院、中隧股份等高校、企業的技術專家，多次召開大涼山1號隧道TBM施工專題論証會，從圍岩適應性、TBM選型、投資估算、施工組織等多個方面，對本項目採用隧道掘進機施工方案的可行性進行充分論証，並對設計方案進行了5次反復修改，於2019年最終完成了正式施工圖勘察設計文件。

針對大涼山1號隧道的地質條件及可能遭遇的不良地質發育段落，四川公路設計院還聯合設備制造廠商，對隧道掘進機進行了針對性的設計及改造，增加了超前預加固設備、鋼筋排，擴大了系統錨杆的打設范圍，著重改造了超前支護技術，增加了超前管棚鑽機。當設備探測到掌子面前方岩體有不穩定狀態時，刀盤會自動暫停掘進，鑽機將通過注漿等方式加固岩體，以確保后續段落的施工安全。同時針對隧道穿越軟岩、斷層、高地應力地段，採用了低轉速、大扭矩的隧道掘進模式，為本項目的TBM施工方案實施打下了堅實的基礎。

大幅節約工期 服務安全施工與運營

記者了解到，這是我國高速公路隧道行業TBM施工工法的首次嘗試，也是公路隧道建設領域的重大創新和突破性技術成果。根據隧址區地質條件預估，傳統鑽爆法平均月進尺為100∼120m，而改為採用主要在鐵路、水利工程建設上運用的TBM施工工法后，平均月進尺將達到300∼400m，是傳統施工工法的2∼3倍。以平導掘進為例，如採用鑽爆法，本項目僅平導掘進工期就在6年以上，而使用TBM施工，平導工期將大幅縮減至30個月。與此同時，TBM可全天24小時施工，僅需20人左右即可實現不間斷的自動化作業，相較於傳統的公路隧道鑽爆法施工，大大節省人力，也大幅降低了隧道施工帶來的人身安全風險。

另外，平導TBM施工期間，作為超前洞，可以提前探明主洞前方地質條件，充分輔助主洞超前地質預報，降低涌水突泥等不良地質帶來的施工風險，協助主洞排水，並通過平導與主洞間的橫通道，增設多個主洞作業面，輔助掘進主洞，為超特長隧道的快速施工提供保障，大幅縮短主洞鑽爆法施工工期﹔運營期間，平導作為服務洞，可輔助主洞進行通風，並可作為獨立的防災救援服務洞、檢修養護及臨時行車通道，實現快速施工、快速救援、快速疏散、快速排煙和快速日常巡查等功能。

該項目TBM施工方案的實施，標志著西南地區最長高速公路隧道施工已正式拉開帷幕，這將徹底改變國內公路隧道界幾十年來“以人力為主”、“小米+步槍”的傳統鑽爆法施工傳統，開啟隧道機械化施工的新篇章，在我國公路隧道建設領域具有裡程碑的意義。

目前，樂西高速公路建設正全線推進，計劃於2025年建成通車，作為四川涼山地區落實精准扶貧政策的高速公路，屆時將連接烏蒙山集中連片特困區和大、小涼山腹地彝族主要聚居地，結束昭覺、美姑、雷波三縣不通高速的歷史。項目建成必將助力彝區鞏固脫貧攻堅成果，極大方便沿線群眾出行，對促進當地旅游產業發展和農副產品流通，推動經濟發展具有重要意義。

注——

TBM（Tunnel Boring Machine）全稱為：全斷面（硬岩）隧道掘進機，是實現破岩掘進、初期支護、出渣等施工工序一體化、流水線連續並行作業的，將機械、電子、液壓、激光、控制等技術集成一體的，高度機械化、自動化的大型隧道開挖襯砌成套設備。其具有掘進速度快、安全環保、施工質量好、綜合效益高等特點，可實現傳統鑽爆法隧道開挖難以實施的復雜地質條件下隧洞施工，被譽為工程機械中的“掘進機之王”。樂西高速TBM設備（DG785）主要由主機、橋架、后配套等三大部件組成，研發團隊結合項目特點，著重對刀盤、主驅動、護盾、初支系統等部件進行了針對性的改進，完成了國產首台大直徑敞開式TBM的再制造。