12月6日,天山胜利隧道“胜利号”TBM成功穿越F7乌拉斯台断层破碎带,标志着世界最长高速公路隧道——天山胜利隧道施工取得重大突破。
全长22.1公里的天山胜利隧道是世界在建最长的高速公路隧道,也是国内在建高速公路中典型的特长高寒高海拔公路隧道。隧道采用“三洞+四竖井”施工法,利用TBM掘进机在中间服务隧道快速掘进的优势,为左右双主洞开辟辅助工作面,实现“长隧超短打”,预计可节约工期约5年。该技术在国内高速公路隧道施工中属于首次应用。
天山胜利隧道要穿越天山山脉,地处高寒高海拔地区,地质条件复杂,气候恶劣多变。隧道洞身围岩主要为花岗斑岩、变质粉砂岩、花岗岩等及断层碎裂岩,围岩级别为III~V级。洞身最大埋深1112.6米,最大地应力21.8Mpa,隧道最大涌水量112500m³/d,存在岩爆、涌水、软岩大变形等不良地质。同时还有“一长”、“二深”、“五高”、“二新”的称号。
1、“一长”
全世界最长的高速公路隧道。单洞设计长度22.1km。
2、“二深”
1.隧道埋深深,洞身最大埋深1112.6m。
2. 2号竖井深,2号竖井设计深度702m,为国内最深高速公路隧道竖井。
3、“五高”
1.高地应力,最大地应力值达21.8Mpa。
2.高地震烈度。
3.高环境要求,环境敏感点多。
4.高寒:年平均气温为-5.4℃,地表2米以下为多年冻土层,最大冻结厚度15-30米,隧址极端气温达-42℃。
5.高海拔:竖井最高海拔3623m。
4、“二新”
1.隧道施工采用“三洞+四竖井”施工方案,其中中导洞采用TBM工法,在国内高速公路特长隧道为首创。
2.隧道双主洞采用钻爆法施工,通过中导洞TBM超前优势,在车行横道处开辟主洞辅助工作面,实现长隧短打。
若采用常规的钻孔爆破方法,天山胜利隧道贯通大概需要12年,中交集团首次在公路隧道领域使用“TBM中导洞+主洞钻爆法”组合工艺,实现“长隧短打”,工期可缩短至72个月。
所谓“TBM中导洞+主洞钻爆法”,就是在双主洞的中间增加一个用TBM(硬岩掘进机)掘进的中导洞,TBM每月最快可以掘进1000米,快于传统钻爆法3—10倍。
中导洞施工速度远超左右主洞,在中导洞贯通后,通过用于车辆掉头的车行横洞,为主洞增加4个辅助作业面。
这也是国内首次在高速公路隧道中应用TBM,进口端、出口端各一台,均由中交天和为天山胜利隧道量身打造。“胜利号”TBM机是全球首创压注式工法新型TBM掘进机,整机长度约282米,重约2000吨,掘进断面尺寸8430mm;具备两种掘进方式、三种支护模式,可以应对复杂多变的地质环境,并能解决目前敞开模式撑靴打滑落空无法推进、支护工作量大、清渣困难等问题。且可实现在多种复杂地层下进行安全、环保、快速、高效地掘进,具有自动化程度高、工人劳动强度低、地质适应性强、施工速度快等一系列优异能力。
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