蘭州至?？趪腋咚俟肺荚粗廖涠级危ê喎Q渭武高速公路）木寨嶺隧道正在緊張建設(shè)中，跨越漳、岷兩縣，左線全長15.22公里、右線全長15.16公里，洞身最大埋深約629米。
甘肅省公路航空旅游投資集團(tuán)有限公司（簡稱公航旅集團(tuán)）長達(dá)路業(yè)有限責(zé)任公司（簡稱長達(dá)公司）總經(jīng)理、渭武高速公路定西段項目辦主任王治才介紹，渭武高速公路木寨嶺隧道是目前甘肅省里程最長的公路隧道，因為極大的建設(shè)難度成為蘭海高速公路最后的“扼頸之環(huán)”，項目建成后將大大縮短蘭州至岷縣的車程。
凝聚共識 動態(tài)設(shè)計
這是一座創(chuàng)新隧道，涵蓋著初心與堅持；這是一座品質(zhì)隧道，滲透著匠心與汗水。
渭武高速公路木寨嶺隧道與蘭渝鐵路木寨嶺隧道相距約900米，公路木寨嶺隧道的許多施工人員都參與過蘭渝鐵路建設(shè)，中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司項目經(jīng)理唐紹武，便是其中之一。
“我和我的團(tuán)隊參與過蘭渝鐵路木寨嶺隧道的建設(shè)，有著豐富的建設(shè)經(jīng)驗，但沒想到這座公路隧道剛進(jìn)洞沒多久，便陸續(xù)出現(xiàn)了軟巖大變形及頻繁拆換拱等一系列難題。”唐紹武說。
該隧道2、3號斜井落底段，初期支護(hù)頻繁出現(xiàn)噴射混凝土開裂、掉塊，鋼拱架扭曲、錯斷及侵限破壞等始料未及的問題，最大侵限達(dá)3145毫米，換拱率近46%，每月掘進(jìn)不足20米。
由于木寨嶺隧道支護(hù)難度極大，設(shè)計、施工、監(jiān)理、建設(shè)單位以及專家提出的常規(guī)處治措施對較大變形段落效果不佳，施工多次陷入困境。
中國科學(xué)院院士孫鈞介紹：“木寨嶺地處高原高寒地區(qū)強(qiáng)地震帶上，強(qiáng)降雨集中，隧道施工環(huán)境惡劣，在建設(shè)過程中有許多不確定因素，可以說是隧道工程的禁區(qū)。木寨嶺隧道路線穿越12條大斷層破碎帶以及炭質(zhì)板巖地層，地應(yīng)力高，圍巖變形大，技術(shù)難度大，施工風(fēng)險高。變形量級突破了地下工程界所遵從的理論和認(rèn)知水平，勘察設(shè)計及工程施工沒有可借鑒的成熟經(jīng)驗，難以預(yù)測圍巖的變化規(guī)律。”
福建路橋建設(shè)有限公司項目經(jīng)理陳黨輝感嘆道：“在木寨嶺隧道剛開始建設(shè)的時候，我們要直面隨時可能發(fā)生的垮塌、涌水、落石等危險。但這是第一條穿越漳縣、岷縣的國家高速公路，我們想讓更多人沿著這條高速公路進(jìn)得來、出得去，就要堅持下去并想辦法解決這些難題。”
為凝聚共識，共商良計，長達(dá)公司多次邀請全國知名隧道專家和蘭渝鐵路木寨嶺隧道參建單位召開隧道技術(shù)交流會議，在充分借鑒蘭渝鐵路木寨嶺隧道建設(shè)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，最終選取了最適合的解決方案，即科研先行，聚焦掌子面，以不拆或少拆初支為目標(biāo)，將控制圍巖變形與初支早期破壞作為主要技術(shù)攻關(guān)方向，為動態(tài)設(shè)計和信息化施工提供技術(shù)支撐。
針對隧道面臨的變形大、變形快、變形持續(xù)時間長、極易坍塌等風(fēng)險，長達(dá)公司于2017年2月派駐經(jīng)驗豐富的管理人員在施工現(xiàn)場牽頭，組織建設(shè)、設(shè)計、施工、監(jiān)理和監(jiān)控量測單位成立了“五位一體”現(xiàn)場工作組，對木寨嶺隧道施工安全、質(zhì)量、進(jìn)度及科研項目進(jìn)行全面管理。通過培訓(xùn)教育、量化考核、獎優(yōu)罰劣、技能創(chuàng)新等一系列措施，長達(dá)公司狠抓班組文化建設(shè)，并從地質(zhì)檢測、掘進(jìn)開挖、支護(hù)襯砌、防排水等施工工藝方面重點控制，確保了施工質(zhì)量和安全。
由于頻繁的圍巖變化和地下水發(fā)育加劇了初期支護(hù)結(jié)構(gòu)變形，拆換拱比例居高不下。公航旅集團(tuán)副總經(jīng)理、總工程師喬小兵提出了引進(jìn)院士團(tuán)隊為木寨嶺隧道“把脈會診”。
2017年9月，長達(dá)公司邀請中國科學(xué)院院士孫鈞、何滿潮，中國工程院院士鄭穎人及長江學(xué)者、設(shè)計大師等國內(nèi)隧道界頂尖專家召開了木寨嶺隧道支護(hù)技術(shù)專家咨詢會。會議制定了設(shè)計預(yù)案，確定了軟巖大變形“抗放結(jié)合、邊放邊抗、強(qiáng)化時效、有序控制”的設(shè)計原則，在后續(xù)施工中對一般變形起到了一定的作用，但對大變形段落效果不佳。
院士進(jìn)駐 推進(jìn)交通產(chǎn)學(xué)研合作
士不可以不弘毅，任重而道遠(yuǎn)。為切實解決木寨嶺隧道建設(shè)過程中遇到的工程技術(shù)難題，早日惠及公路沿線群眾生產(chǎn)生活，助力甘肅省脫貧攻堅決戰(zhàn)決勝，長達(dá)公司向甘肅省和蘭州市科學(xué)技術(shù)協(xié)會申請建立院士專家工作站。
2018年3月，甘肅省科學(xué)技術(shù)協(xié)會批復(fù)同意成立甘肅長達(dá)路業(yè)有限責(zé)任公司院士專家工作站。2018年9月，院士工作站正式成立，入站院士為中國科學(xué)院孫鈞院士、何滿潮院士。
作為甘肅省公路建設(shè)領(lǐng)域首個集產(chǎn)、學(xué)、研于一體的技術(shù)平臺，甘肅長達(dá)路業(yè)有限責(zé)任公司院士工作站的成立為甘肅省依托重大項目搭建了人才強(qiáng)企新平臺，在推進(jìn)交通產(chǎn)學(xué)研合作方面探索出了新路子，對助力甘肅省經(jīng)濟(jì)發(fā)展和交通科技進(jìn)步具有重要意義。
何滿潮院士首次在公路隧道建設(shè)提出了NPR恒阻錨索主動支護(hù)體系。該體系基于懸吊、組合梁及承載拱理論，通過短錨索預(yù)應(yīng)力擠壓作用使軟弱破碎巖體形成組合梁和承載拱，利用長錨索將組合梁和承載拱懸吊在穩(wěn)定的巖體上，提升了圍巖的整體穩(wěn)定性。此支護(hù)體系打破了傳統(tǒng)設(shè)計方案，從被動支護(hù)突破到主動支護(hù)，有效地改變了圍巖受力狀態(tài)，是目前解決軟巖大變形最有效的措施。
自開展NPR恒阻錨索試驗段研究以來，無論斜井還是正洞，NPR錨索施做段落的初支變形都呈明顯改善趨勢。NPR錨索施做段落的監(jiān)測變形速率和累計變形量都呈明顯下降趨勢，圍巖變形基本控制在300毫米以內(nèi)，月平均施工進(jìn)度顯著提高，基本避免了初期支護(hù)拆換返工的情況。
在NPR恒阻錨索支護(hù)體系抑制軟巖大變形取得有效成果的基礎(chǔ)上，參建單位和科研團(tuán)隊勠力同心，在NPR錨索現(xiàn)場施工過程中重點以解決“施工工效、耐久穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)適用”問題為核心，切實優(yōu)化完善施工流程和工藝，并及時分析總結(jié)，穩(wěn)妥推進(jìn)了木寨嶺隧道2號、3號斜井安全落底，為開通主洞作業(yè)面創(chuàng)造了先決條件。此外，在地質(zhì)條件同樣惡劣復(fù)雜的渭武高速公路岷縣隧道，NPR恒阻錨索支護(hù)體系也得到了有效應(yīng)用。岷縣隧道已于2020年11月2日順利貫通。
行而不輟，履踐致遠(yuǎn)。院士團(tuán)隊還開展了木寨嶺隧道大變形讓壓支護(hù)體系關(guān)鍵技術(shù)科研，采用以讓壓錨索為核心的“主動—讓壓”支護(hù)體系，抑制了圍巖變形，顯著降低了圍巖早期的變形速率，實現(xiàn)了穩(wěn)定可控。
同時，通過約束錨固桿（索）加強(qiáng)對初期支護(hù)約束，提高初期支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和承載力，避免初期支護(hù)發(fā)生失穩(wěn)破壞，以有效解決隧道襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)產(chǎn)生開裂、掉塊、鋼拱架扭曲、錯斷以及侵限等問題，從根本上避免導(dǎo)致隧道工程造價不可控、工期不斷延期、安全難以保證的現(xiàn)狀。
依托NPR錨索和讓壓支護(hù)理論申報的“渭武高速公路木寨嶺隧道極高地應(yīng)力極軟巖控制技術(shù)”科研項目已被甘肅省科學(xué)技術(shù)廳列為省級重大專項研究項目。
2019年8月，長達(dá)公司承擔(dān)了川藏鐵路建設(shè)理論與工程對接系列高端專題論壇，向川藏鐵路建設(shè)者介紹了渭武高速公路木寨嶺隧道有關(guān)研究成果和施工工藝，為川藏鐵路建設(shè)提供了工程實例和寶貴的施工經(jīng)驗。
通過與院士團(tuán)隊的科研攻關(guān)，通力協(xié)作，長達(dá)公司先后當(dāng)選中國土木工程學(xué)會第十屆隧道及地下分會、中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會軟巖工程與深部災(zāi)害控制分會理事單位，并應(yīng)邀參加了2020中國隧道與地下工程大會（CTUC）暨中國土木工程學(xué)會隧道及地下工程分會第二十一屆年會。
“四新”典范 品質(zhì)引領(lǐng)
在木寨嶺隧道2號斜井施工現(xiàn)場，一臺大型懸臂掘進(jìn)機(jī)正在掌子面快速作業(yè)，場面震撼。
“這是我們2020年6月引進(jìn)的新設(shè)備，機(jī)動靈活、鉆孔效率高、工作穩(wěn)定性好?，F(xiàn)在木寨嶺隧道已進(jìn)入了地質(zhì)圍巖最復(fù)雜、技術(shù)難度最大的嶺脊核心段施工，采取這種機(jī)械化作業(yè)，能有效解決人員投入大、傳統(tǒng)工藝復(fù)雜、環(huán)境污染嚴(yán)重及安全生產(chǎn)風(fēng)險高等難題，還避免了因爆破震動擾動圍巖的情況，有效抑制了圍巖變形。”渭武高速公路定西段項目辦副主任王智佼介紹。
根據(jù)新設(shè)備的成功應(yīng)用，渭武高速公路定西段項目辦還總結(jié)形成了木寨嶺軟弱圍巖兩臺階施工工法。
結(jié)合軟巖大變形主動支護(hù)機(jī)械化施工試驗段的實施，木寨嶺隧道又引進(jìn)了多功能鑿巖鉆孔臺車。渭武高速公路定西段項目辦在原設(shè)備立拱、鑿巖功能的基礎(chǔ)上通過研發(fā)、改造，已成功應(yīng)用了錨索的無級變速沖擊鉆孔裝置，正在進(jìn)行錨索機(jī)械化安裝、攪拌、張拉及注漿的裝置研發(fā)和試驗調(diào)試，最終將實現(xiàn)錨索的鉆、裝、攪、拉、注等多功能集成全機(jī)械化施工和平行作業(yè)。
該項新設(shè)備的研發(fā)改進(jìn)屬于國內(nèi)公路隧道建設(shè)首次嘗試。
由于木寨嶺隧道內(nèi)采用錨索施工屬于新技術(shù)、新材料，還處于試驗段，現(xiàn)行定額無相關(guān)內(nèi)容。2019年10月至2021年1月，長達(dá)公司會同交通運(yùn)輸部路網(wǎng)監(jiān)測與應(yīng)急處置中心、甘肅省交通運(yùn)輸廳、甘肅省交通建設(shè)質(zhì)量安全造價中心、渭武高速公路有關(guān)參研高校和參建單位等編制了《甘肅省公路隧道工程N(yùn)PR錨索預(yù)算補(bǔ)充定額》，填補(bǔ)了我國在該領(lǐng)域工程造價的空白，為這一技術(shù)體系的推廣應(yīng)用打下了堅實基礎(chǔ)。
多功能鑿巖鉆孔臺車鉆孔施工。
目前，長達(dá)公司已牽頭制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)3項，施工技術(shù)指南3項，獲得授權(quán)專利18項，發(fā)表核心期刊論文18篇，培養(yǎng)博士研究生5人、碩士研究生7人，2人晉升高級職稱、7人晉升中級職稱、6人晉升初級職稱，為高速公路建設(shè)關(guān)鍵領(lǐng)域培養(yǎng)了一大批軟巖隧道和巖爆隧道設(shè)計、施工、管控、監(jiān)測等方面的專業(yè)人才，為人才強(qiáng)企、加快建設(shè)交通強(qiáng)國貢獻(xiàn)力量。
沒有比人更高的山。關(guān)再難攻、難再難克，長達(dá)人從未缺席。“目前，木寨嶺隧道主線累計掘進(jìn)24613.9米（單洞），占總長度30394米（單洞）的80.98%。進(jìn)口至1號斜井及出口至3號斜井已貫通。木寨嶺隧道預(yù)計于2023年6月30日整體貫通，2023年8月20日完成主線土建工程。同時，搶抓時間展開路面、交安、機(jī)電、隧道涂裝等工程與土建工程平行作業(yè)，爭取于2023年年底建成通車。屆時，從渭武高速公路大草灘收費站到梅川收費站至少節(jié)省1小時車程。”工程技術(shù)負(fù)責(zé)人陳偉祥說。
木寨嶺隧道貫通以后，蘭州至海口高速公路甘肅段將實現(xiàn)全線通車，進(jìn)一步助推沿線經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。岷縣、漳縣盛產(chǎn)的當(dāng)歸、黃芪、黨參等238種中藥材，金、銻、石油等礦產(chǎn)資源可以運(yùn)往全國各地，游客可以走進(jìn)遮陽山、貴清山、狼渡濕地草原、岷州會議紀(jì)念館、紅軍鹽井紀(jì)念館等旅游景區(qū)。
