极目新闻记者 吕锐
通讯员 彭文波
在地球上最雄伟的山脉之一——天山深处,一条钢铁巨龙悄然潜行!近日,由中交第二公路勘察设计研究院有限公司(简称“中交二公院”)设计的G0711乌鲁木齐至尉犁段高速公路控制性工程——天山胜利隧道正全力冲刺通车目标。这条单洞长约22.1公里的隧道,相当于将5座南京长江大桥首尾相连,一举成为目前世界最长的高速公路隧道。
天山胜利隧道
它的贯通,意味着天山南北的交通壁垒被彻底打破。不久的将来,驾车从乌鲁木齐到库尔勒,耗时将从现在的7小时左右大幅缩短至约3小时,穿越天山仅需20多分钟!这不仅是一条便捷通道,更是一条激活新疆全域发展动能的“黄金走廊”。
这条世界级隧道的背后,凝聚着中交二公院设计团队无数的心血与汗水。日前,极目新闻记者专访了中交二公院该项目的设计负责人彭文波。
极限挑战“地质博物馆”
天山壮美,却因其复杂的地质构造被誉为“地质博物馆”,给隧道设计带来了前所未有的极限挑战。中交二公院的设计团队将其概括为“一长、二深、三低、四高、五难”的世界级难题。
中交二公院项目设计负责人彭文波
一长:高速公路隧道长度世界之最;
两深:隧道最大埋深约 1150m,竖井最大深度 707m;
三低:温度低、气压低、含氧量低;
四高:高地应力、高压地下水、高地震烈度、环保要求高。高地应力,施工段最大地应力值接近22兆帕,相当于指甲盖大小的岩石要承受超过200公斤的重量,是普通岩石承载力的50倍以上,极易引发岩爆和大变形;高地震烈度,区域地震活动活跃,对隧道结构抗震要求极高;高环保要求,天山生态环境脆弱,施工必须将环境影响降至最低;高寒、高海拔:隧道进口海拔约2767米,出口约2900米,极端最低气温达零下41.5摄氏度,严寒缺氧对人员、设备都是严峻考验。
五难:勘探难、工程设计难、施工组织难、风险控制难、运营与管养难。
智慧攻坚破难题
面对如此艰巨的挑战,中交二公院项目团队凭借卓越的技术实力和创新精神,量身定制了一套套巧妙的解决方案。
勘察上,采用机载三维激光扫描---LiDAR(LightLaser Deteetion Ranging) 主动测量系统,有效提升地形地貌复杂路段测设速度和精度,极大提高工作效率。应用天空地深一体化遥感勘察技术,利用高精度卫星及数据,有效提升勘察速度和精度,高效指导了天山胜利隧道选线和地质调查。
隧道内灯光带设计,起到改善疲劳驾驶的作用
设计上,结合天山胜利隧道建设特点,建立了以服务隧道为核心,主洞与竖井为辅助的总体布置体系,形成一套有利于快速防灾救援、高效运管养、多线作业提高施工效率等隧道空间系统。采用4处平曲线+直线组合+洞内景观带设计,提高了行车安全性、舒适性,缓解驾驶疲劳,进出口圆曲线+洞口遮光防雪棚,减少白洞效应及雪盲,提高隧道进出洞的行车安全,竖井与纵坡组合设计,改善洞内行车环境、降低运营费用。
科研上,开展新疆维吾尔自治区重大科技专项“20公里级高寒高海拔地区公路隧道工程建设与运营关键技术研究”,针对山岭超长公路隧道建设中的关键技术进行研究,成果将攻克 20 公里级超长高寒高海拔公路山岭隧道勘察设计、施工、运营管理等方面存在的技术难题,全面掌握20公里级超长高寒高海拔公路隧道设计、施工、运营关键技术,填补20公里级超长公路隧道建设技术空白,使我国在该领域达到世界领先水平,同时,对我国长大公路山岭隧道建设与运营提供重要的技术支撑。
创新引领见证奇迹
利器先行,定制“钢铁穿山甲”。
为攻克长距离、复杂地层掘进难题,项目团队为隧道“量身定制”了“天山号”和“胜利号”两台国产TBM(全断面隧道掘进机)。这两台“大国重器”开挖直径达8.43米,全长282米,重约2000吨,犹如两台巨大的“钢铁穿山甲”,在服务隧道中稳健前行,为后续施工开辟关键通道。
项目现场踏勘
工法创新,“长隧短打”抢工期。
隧道采用创新的“三洞+四竖井”方案(两主洞+一服务隧道)。利用服务隧道TBM先行,再通过横通道为主洞开辟多个作业面,变“长隧道”为“短距离施工”,这就是“长隧超短打”技术。这一巧妙的施工组织设计,将原本需要72个月的工期大幅缩短至52个月,提前了整整20个月,创造了隧道建设史上的奇迹。
精准探障,柔性抗震保安全。
针对最令人担忧的断裂带问题,技术人员采用水平定向钻探测技术,如同给山体做“微创手术”,精准探明了F6、F7等关键断裂带的情况。为应对高地震烈度和断层活动,技术团队创新设计了70厘米厚的泡沫混凝土减震层,作为“柔软的内衬”,有效吸收和缓冲地壳应力,确保了隧道结构的长久安全。
绿色理念打造人文隧道
环保处理方面,中交二公院团队同样不遗余力。在隧道进口端设计考虑了三座智能生产废水处理厂,对施工废水和山体裂隙水进行高标准处理,确保天山的绿水青山不受施工影响,践行了绿色建设的承诺。
隧道进口端高架桥
针对高寒高海拔特点,天山胜利隧道充分利用竖井与主洞内的温差、热位差特点,建立机械风与自然风相互耦合的通风控制模式,降低能耗。
采用DFLED灯具,具有散热性好、降低照明能耗、延时发光提供应急指示照明等优点,与其他发光材料相比较,其绿色、高效、可靠、耐用的优势显著。
同时,天山胜利隧道通过景观设计,提升隧道的运营品质和文化价值,将美学设计融入功能性交通设施,打造出“安全、舒适和美观”的文旅体验。
隧道进口端景观棚洞
隧道进口端设置了阙门,标示隧道进口位置,“阙,观也,在门两旁,中央阙然为道”。阙门为中国汉代经典建筑,中轴对称的分布格局呈现了和谐均衡的审美观念,体现了中国古典美学中“天人合一”的哲学思想。借助汉阙建筑自身的大气雄浑之美,表达了天山胜利隧道工程建设的伟大意义,同时通过建筑语言,弘扬经典传统文化。
隧道进口景观棚洞以“新疆三山”为设计蓝图,借鉴中国经典屋顶形制——悬山顶,作为棚洞屋顶形式,呈现出高低起伏、错落有致的三山意境。进口景观棚洞凸出“人和”理念,即“中和、和谐”之意,融合了汉代建筑风格,整体建筑通过内敛、含蓄的空间感受,将富有人文气息的棚洞结构融入自然山水,营造出自然和人文融合的景象,表达了文化自信。
隧道出口端景观棚洞
隧道出口景观棚洞总体造型取自甲骨文中的“天”字和“山”字轮廓,通过具象的建筑语言表达贯通天山之意。棚洞结构中融入了天山雪莲和高山湖泊的自然特征,提取花瓣形态和湖泊呈现的湖光蓝色,作为棚洞建筑元素。
天山胜利隧道的提前贯通,是中交二公院勘察设计能力与我国隧道建设技术实力的集中体现。它不仅是物理通道的突破,更是技术极限的突破和建设理念的升华。
从此,天山不再是不可逾越的屏障。一条安全、便捷、绿色的现代化高速公路即将蜿蜒于天山之间,极大地促进南北疆的人员往来、经济流通和文化交融,为新疆的高质量发展注入强劲动力。
向挑战极限的建设者们致敬!
(中交二公院供图)