走近大国工程天山南北变通途探访世界第一长隧天山胜利隧道工程

　　中央纪委国家监委网站王珍
　　俯瞰三号竖井施工现场。
　　洞内施工现场，工作人员正在对掘进机导向设备测量数据进行校核。
　　天山号和胜利号掘进机合成示意图。
　　掘进机使用全球首创的压注工法掘进成型的山体隧道。
　　天山胜利隧道口。（中国交建供图）
　　我国大西北，莽莽天山横贯东西，把广袤的新疆分为南疆和北疆。虽已是七九时节，天山之上仍是皑皑白雪，但天山胜利隧道施工现场却是一片热火朝天，数千名建设者正为凿穿天山而日夜劳作不辍。
　　这条打通南北疆天然屏障的隧道，是我国首批交通强国试点项目乌尉（乌鲁木齐至尉犁）高速公路的咽喉工程，也是世界在建最长高速公路隧道，长达22。1公里。
　　隧道设计行车时速为100公里，贯通后，开车穿越天山仅需约20分钟，往返乌鲁木齐与库尔勒也将告别翻山越岭，单程耗时将从7个多小时缩短至3个小时左右。这对于推动新疆丝绸之路经济带核心区建设、促进南北疆经济发展和区域优势开发等意义重大。
　　那么，这条世界之最的隧道建设进展如何？凿穿天山到底有多难？建设者们又是如何攻坚克难的？让我们一起探访天山胜利隧道
　　一长一多二深五高
　　关关难过关关过
　　2月15日，天还未亮，中国交建新疆乌尉公路项目土建06标段（负责天山胜利隧道出口端）项目经理李亚隆却早早起床，研究相关数据、优化排水方案
　　最近，天山胜利隧道出口端掘进施工中遇到的裂隙涌水问题，让他有些头疼。
　　每小时约200立方的涌水，而且现在掘进机正处在反坡掘进阶段，也就是下坡，涌水全部积到了刀头部分，快速有效地抽排水迫在眉睫。李亚隆的嗓音已有些沙哑，他告诉记者，目前，胜利号掘进机已由天山之南向北掘进了8。5公里，正是工程吃劲儿的时候，裂隙涌水严重影响了施工效率。以前，这种岩层条件下，每天大约可以掘进15米，这两天的进度明显降了下来，每天只能掘进10米左右。李亚隆心急如焚。
　　记者了解到，李亚隆2017年便参与天山胜利隧道项目，从前期论证、方案设计到启动施工，再到如今中导洞掘进突破16公里关口，他们遇到的拦路虎不计其数。
　　回忆起六年前初到项目时的情景，他仍然记忆犹新。当时，作为一个有着十余年隧道施工经验的老人，他对穿越天山之难已有心理准备，但现实的难仍让他倍感压力。
　　天山山脉素有‘地质博物馆’之称，工程难度可想而知。李亚隆说。
　　他用一长一多二深五高来总结这条隧道的特点，而这些都是他们要攻克的难关。
　　一长，是指隧道单洞长约22。1公里，约为5座南京长江大桥的总和，是当今世界在建最长高速公路隧道。而这么长的洞，他们要打3个。
　　一多，是指断裂带多，整个隧道要穿越16个地质断裂带，施工难度极高。
　　二深，一是指具备通风等功能的竖井深，据他介绍，隧道2号竖井深706米，比我国最高建筑上海中心大厦还高出近百米，是当今世界最深高速公路竖井。二是指隧道埋深深，该隧道最大埋深超过1100米，而埋深越大，岩爆、软岩大变形、高地温、高压涌水等问题发生的几率越高。
　　五高，是指高地应力、高地震烈度、高环保要求、高寒、高海拔。其中，隧道施工段最大地应力值达21。8兆帕，相当于人手指盖大小岩石需承受218公斤重量，超过一般岩石承载力50倍以上。这意味着，施工中很有可能遇到岩爆，产生堪比四五级地震的振幅强度。而本身施工区域地质构造运动就比较强烈，基本烈度为度。
　　不仅要克服高寒、低氧的施工环境，还要攻克复杂的地质条件，而穿越断裂带存在极高的岩爆、软岩大变形、突涌水等风险。李亚隆告诉记者。但关关难过关关过，进口端和出口端的隧道建设者们逐项攻关、各个击破。目前，用于应急救援服务的中导洞掘进长度已超七成，16条断裂带已成功穿越13条，预计今年年内贯通。
　　全球首创新型压注工法硬岩掘进机
　　工期缩短20个月
　　2月16日下午，中交天和副总工程师、设计研发总院院长靳党鹏再次进入中导洞进口端的施工现场，了解天山号掘进机的应用情况。目前，围岩硬度高，控制好设备推进力及姿态，可以有效降低刀具磨损程度靳党鹏现场指导隧道中导洞进口端天山号掘进机的操作手崔华新。
　　据介绍，天山胜利隧道按双向4车道分离式高速公路隧道设计，其施工如果按照以往隧道施工采用的斜井辅助施工方案，工期计划72个月。
　　如何缩短工期？建设者们提出了世界首创的三洞四竖井施工方案。三洞即左、右主洞和中导服务洞，左、右两个主洞开挖直径为14米，分别设计有两个车道。中间的一条服务隧道直径为8。4米，未来将用作应急和救援通道，可杜绝隧道内因事故等原因出现车辆拥堵的情况。四竖井即在整个隧道顶端开挖4座竖井，以实现纵向通风，相当于隧道的呼吸系统。
　　不过，开挖两个洞的隧道就十分费时费力，为何还要多挖一个洞呢？
　　考虑到隧道地形、地质特点、施工工期以及运营后的防灾救援等诸多因素，中导洞使用掘进机掘进，发挥掘进机快速施工的特点，一是可提前探明地质，二是为主洞提供工作面；两个主洞则使用钻爆法。两种工艺组合，从而实现‘长隧短打’。中国交建新疆乌尉公路项目土建05标段（负责天山胜利隧道进口端）总工程师黄登侠告诉记者，掘进机每月掘进长度大约是传统钻爆法的3到10倍，而且两个掘进机从南北两个方向同时作业，然后再通过横洞为主洞增加辅助作业面，这就相当于把主洞‘切割’成多段同时作业，从而有效缩短施工工期。
　　天山号和胜利号便是中国交建为天山胜利隧道量身打造的掘进设备。这两个掘进机开挖直径为8。43米，分别长282米、重约2000吨。更为重要的是，可实现在多种世界级复杂地层下安全、环保、高效地掘进。作为天山号和胜利号掘进机的总设计师，靳党鹏带领团队针对超长、高寒、高海拔、复杂地质条件等，首创新型压注工法硬岩掘进机。这是世界掘进设备领域的重大创新。
　　工法创新，使天山号胜利号具备三种不同的掘进模式和支护方式。
　　根据地质条件不同，可以切换不同的掘进模式和支护方式。靳党鹏告诉记者，在较好围岩条件下，可以采用敞开式工法掘进模式；在破碎带、软弱围岩、岩爆地层，可以采用单护盾钢模板压注式混凝土支护掘进模式；在极破碎带、软岩大变形、强岩爆地层段，可以采用单护盾钢管片支护掘进模式。后两种模式，就相当于对不良地层进行了加强型支护处理，以保证人员和设备的安全。
　　如此一来，在面对断裂带等不良地层时，掘进效率大大提升。从此前的施工进度看，穿越断裂带采用后两种工法，每天大约可掘进12米。如果采用传统的敞开式工法，每天大约可掘进一两米，而且还存在较大安全风险。靳党鹏进一步解释道。
　　由此，原本72个月的工期将缩短至52个月。
　　我们改变不了外界环境，只能改变应对方法。靳党鹏说，科技创新带来的叠加效应非常明显，目前他正根据天山号胜利号使用情况进行进一步创新，为后续研发设计新设备做准备。
　　工程越做越难，但我们自主研发的设备越来越多，技术越来越先进。隧道施工人员曾煜说。
　　实行清污分流措施
　　守护好美丽的乌鲁木齐河
　　绿水青山就是金山银山。在天山胜利隧道进口端施工便道旁，一行大大的标语醒目而亮眼。
　　不同点位取水采样、化验检测、比对结果2月13日，专业的水质检测人员又一次来到天山胜利隧道施工现场，对施工过程中产生的污水经处理后的水质进行检测。
　　最终，检测结果显示，水样各项指标均符合国家地表类水标准。
　　这样的水质检测，在隧道施工期间，每一至两周都会进行一次。黄登侠告诉记者，天山胜利隧道所在区域生态环境脆弱，环保要求极高。而且距离天山胜利隧道进口端不远处，还流淌着由国家一号冰川冰雪消融汇集而成的乌鲁木齐河，这是乌鲁木齐市工农业生产和城市生活用水的主要水源，是名副其实的母亲河。
　　由于我们使用掘进机施工，过程中不可避免地产生含油脂等污染物的废水，常规的隧道施工污水净化方案处理不了这些废水。黄登侠说，一旦隧道施工产生的废水处理不当，势必会污染河水。
　　因此，为了在凿穿这条世界级长隧的同时，依旧能保护好天山的生态环境和这条美丽的母亲河，建设团队从前期规划到进场施工，始终牢记绿水青山就是金山银山。
　　如何确保施工废水达到排放标准？黄登侠所在的项目部专门成立了一个技术攻关小组。
　　起初，我们在洞内设置了清污分流装置，在洞口建设了日处理量5000立方米的施工污水处理厂。黄登侠进一步解释道，施工中产生的污水，全部通过排污管道先汇集到洞口的沉淀池作沉淀处理后，再输送至污水处理厂进行进一步处理，处理后的水质可达到国家地表类水标准，且全部回收用于施工生产。
　　不过，随着隧道掘进进尺加深，他们很快迎来了新的挑战。去年3月，隧道进口端中导洞掘进即将进入多个断裂带，根据地质预报，洞内裂隙日最大涌水量将达到8000至10000立方米，容易产生清污混流，且超过了污水处理厂处置能力，到时极有可能导致河道污染。
　　对此，项目部技术攻关小组又进行升级优化，采用引、清、堵的方法进行水处理。引，即在裂隙水出水点设置引流管和集水池，加装清水管路和泵站，将洞内一部分裂隙水引入清水管路，一部分收集到集水池直接用于生产和便道扬尘治理。清，即安排专班及时清理污水排流沟渠，防止污水溢出沟渠。堵，即在废水排水沟底和仰拱预制块间缝隙进行防渗封堵处理，避免污水渗入清水管道。同时，在隧道洞口新增一座污水处理厂，以防突发涌水。
　　不过，即便有如此严密的措施，黄登侠每天还是会习惯性地去现场查看一下污水处理情况、各项环保措施落实情况。预计2025年可以建成通车。黄登侠充满期待。