
三臂鑿岩台車開鑿炮眼。四川公路設計院供圖
4月23日,250余位隧道專家及技術人員來到在建的峨嵋至漢源高速公路(簡稱“峨漢高速”)大峽谷隧道調研考察。據了解,大峽谷隧道由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)勘察設計,該隧道埋深1944米(即從隧道開挖斷面頂部至自然地面的垂直距離接近兩公裡),是世界第一埋深公路隧道。
連通樂山涼山 大峽谷隧道既“深”且“長”
由四川公路設計院牽頭設計的峨嵋至漢源高速公路,全長123.468公裡,主線採用四車道高速公路技術標准,設計速度80公裡/小時,全線共布置隧道73908.5米/23座,即123公裡路線中有將近74公裡的隧道,隧道比達59.8%。其中,大峽谷隧道為全線最為重要的控制性工程。大峽谷隧道不僅很“深”,埋深1944米,還很長,長12.1公裡,從位於樂山市金口河區的進口端進入,穿過隧道到出口端已是涼山州甘洛縣,隧道長度位列四川省公路隧道第五位。

施工現場加強機械化作業。四川公路設計院供圖
岩爆等地質災害帶來不少挑戰 施工需像“捉迷藏”
“發生岩爆的時候,臨空的岩體積聚的應變能突然而猛烈地全部釋放,致使岩體發生像爆炸一樣斷裂,破裂的岩體會彈射出來。”大峽谷隧道設計負責人說,埋深越大,地應力就越大。在極高的地應力下,岩爆對隧道建設帶來了極大的難度。目前,隧道埋深已經達到1300米。隨著隧道的開挖埋深增加,岩爆頻率越來越高,岩爆等級也越來越高。每段開挖后需要留出一段時間等待岩體應力釋放,等待岩爆,等到能量釋放得差不多了,再行施工,就跟“捉迷藏”一樣。隨著開挖的埋深越來越大,每次躲避岩爆時間也越來越長,每次1小時到7小時不等。
隧址中有10公裡的岩層為近似水平的白雲岩層,“這種一片一片的岩層相較於完整的岩層,在開挖過程中更不穩定,且更容易掉落,從而造成塌方。”隧道設計負責人說,由於大埋深,在施工中岩溶、岩爆、塌方、涌水、高地溫等地質災害發生頻率要更高。同樣因為大埋深,隧道開挖工作面的溫度已高達30攝氏度,隨著挖掘的推進,工作環境溫度后續可能還會繼續升高,施工作業環境比一般的隧道更為艱辛。多種因素共同影響下,大峽谷隧道挖掘月進尺甚至隻能達到常規月進尺的三分之一,嚴重影響到施工安全及進度要求,大峽谷隧道也成了整條峨漢高速的“最硬骨頭”。

隧道技術人員現場觀摩大峽谷隧道建設。四川公路設計院供圖
多措並舉精准施策 有效推動快速安全施工
在這種惡劣的客觀條件下,如何快速安全施工成為最棘手的難題。四川公路設計院憑借在山區公路超特長隧道方面深厚的設計經驗和科研實力,針對岩爆現象突出,沿著“一躲,二防,三治”的思路,採取“光面爆破,軟化圍岩,超前釋壓,強機械化”綜合策略。
具體來說,強化隧道光面爆破,讓隧道開挖的輪廓更為圓順,減少隧道周邊應力集中,減少岩爆發生。由於圍岩過硬,地應力過高會增加岩爆發生的幾率,通過洒水、高壓注水軟化圍岩,削弱岩爆威力。打設圍岩應力釋放孔,對隧道周邊以及掌子面的高地應力進行釋放,並調整施工工法,採取台階法施工,避免應力一次釋放。“超前釋壓,就好像對高血壓的人一樣,要讓他的血壓降下來。”隧道設計負責人表示,通過系列措施,巧妙引導地應力有序、分散地釋放,減少岩爆發生頻率和發生時的破壞力。
同時,為保障岩爆劇烈條件下的施工安全,四川公路設計院推動加強機械化設備使用,減少作業人員﹔採取柔性網結構支護,以柔克剛。還創新性提出了加深炮眼深度結合預裂爆破結合的施工方法,以減少施工過程中高地應力的傳遞,確保人員及設備安全,有力推進了大峽谷隧道快速安全施工。
峨漢高速建成后,將顯著改善峨邊、金口河及大小涼山等民族地區的交通條件,有力助推地方經濟社會發展,進一步鞏固脫貧攻堅成果。(張俊鋒)