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施工技术 | 奋斗70年,辉煌建设路——中国隧道

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    2019-9-20 09:19
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    发表于 2019-10-5 13:14:07 | 显示全部楼层 |阅读模式

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    原标题:施工技术 | 奋斗70年,辉煌建设路——中国隧道
                

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    奋斗70年,辉煌建设路

    2019年是新中国成立70周年。70年披荆斩棘,70年风雨兼程。中国建筑业走过了不平凡的发展道路,取得了举世瞩目的辉煌成就。目前,我国建筑业建造能力和技术水平已步入世界先进行列,建造了大量高、大、精、尖的工程项目。这些大型、超大型项目的成功建设,反映了我国建筑业已经具有卓越的设计能力和施工建造能力,可以自豪地屹立于世界建筑强国之列。值此佳节,举国同庆,施工技术特推出:“奋斗70年,辉煌建设路”专题报道,向伟大祖国献礼,祝福祖国永远长青!

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    新中国隧道工程

    我国山河险峻、地势复杂,因此磨练出了建设者遇水架桥、开山挖隧的本领,也挣得了一个“基建狂魔”的称号。

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    纵观我国隧道发展历程,悠久漫长,充满荆棘,70年来,隧道建设规模和技术创新取得了重大进展。大伙房水库输水隧道,亚洲最长输水隧道,创造了国内皮带机运输距离新纪录;新关角隧道,使中国铁路隧道长度首次突破30公里,开创了高海拔地区修建超长隧道的先例,是世界高海拔第一长隧;秦岭终南山隧道作为我国自主设计、施工、监制、管理的世界级山岭隧道,是目前为止世界最长的双洞高速公路;大柱山隧道,百亿订单愣是没有一个国家敢去接单,被称为迄今为止建设难度最高的隧道;被誉为“新世界七大奇迹”的港珠澳大桥,其中沉管隧道是目前世界上综合技术难度最大的沉管隧道,也是世界上最长的公路沉管隧道;青岛地铁1号线海底隧道,海底埋深88米,共穿越18条断层破碎带,是我国建成的最长地铁海底隧道;青海昆仑山隧道是世界上最长的冻土隧道;函谷关隧道是世界上最长的湿陷土黄土隧道,以及曾经“亚洲第一长隧”乌鞘岭隧道,国内首座长度超过20公里的铁路隧道,一项又一项的世界之最在中国诞生……火焰山里打洞——桑珠岭隧道,豆腐脑里打洞——胡麻岭隧道,一座巨型充水蜂窝煤——齐岳山隧道,我国在隧道建设方面取得的成就,数不胜数,所向披靡。本期,小编只能列举一二,和大家分享!不足之处,还请批评指正!

    01

    起点——大瑶山隧道

    中国人有能力建设世界一流的隧道

    大瑶山隧道位于京广铁路衡(阳)广(州)段广东省境内坪石至乐昌间,由铁四院勘测设计,隧道局(中铁隧道集团)建设,于1981年11月开工,1987年5月贯通,1988年12月通车,全长14294米,是我国80年代建成的最长双线电气化隧道,也是中国已通车的最长双线电气化铁路隧道,其长度在当时世界铁路隧道中列第10位。


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    作为我国隧道建设的起点,它身上有太多的标签:

    1.耗费了4000多人历时近9年建成;

    2.曾经是中国最长的铁路隧道;

    3.首座采用新奥法施工、机械化程度最高的隧道;

    4.中国已通车的最长双线电气化铁路隧道…………

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    02

    中国最长隧道——

    大伙房水库输水隧道

    TBM施工技术,从“空白"走向“成熟”

    大伙房水库输水隧道长85.3千米,是亚洲最长输水隧道。一期工程输水隧道开挖洞径8米,穿越50余座山、50余条河谷,最大埋深630米,最小埋深60米。2003年开工,2009年9月竣工。该工程在国内率先采用长距离皮带机运输出渣工艺,创造了国内皮带机运输距离新纪录,实现了与TBM施工的连续配套,为南水北调西线等类似工程提供了范例。

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    03

    我国最长铁路隧道——

    新关角隧道

    高寒缺氧+超强涌水+超长里程

    新关角隧道是青藏铁路西(宁)至格(尔木)铁路增建第二线工程的控制性工程,设计为“人”字坡,有效净空面积42.04平方米。隧道共分成10个斜井以及进、出口正洞作业区施工,斜井施工开挖到井底实施正洞施工,最长斜井2808米。建设者们在斜井内每300米设置双连拱式固定泵站,两个洞室相互连通,一个洞室作为沉淀池,另一个洞室安装经过比选的大功率进口水泵,实现接力排水,这种长距离大水量持续反坡隧道施工排水技术为国内外首例,曾创下了一个斜井日排水量超170000立方米的国内高原铁路隧道建设新记录

    此外,在高原高寒地区钻爆法特长铁路隧道长大斜井施工条件下,如何解决长距离出碴运输及隧道通风是施工中的两大难题。针对出碴运输问题,建设者首次研发应用了长大斜井皮带机出碴运输及设备配套技术;针对隧道通风问题,建设者采用高海拔长斜井多工作面施工通风技术,利用斜井分割风道,大幅增加了供风量,满足了高海拔、长距离、多工作面施工需要,为我国隧道施工增添了一种新的通风模式。

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    ▲高海拔长斜井多工作面施工通风技术

    2014年4月15日,随着青藏高原东北缘关角山深处鸣起两声炮响,鏖战近7年的世界最长高原铁路隧道——青藏铁路新关角隧道双线正洞全线贯通。

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    04

    我国最长公路隧道——

    秦岭终南山隧道

    开启“长隧短打”新阶段

    秦岭终南山隧道是国家高速公路网包头至茂名线控制性工程,单洞长18.02公里,双洞总长36.04公里,于2002年3月开工,2007年1月20日通车,建设规模具当时世界第一,中国公路隧道之最是世界最长的双洞单向高速公路隧道。

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    该隧道采用了大量新理念、新技术,建设有国际领先的防灾救援系统、监控管理系统、运营服务系统,整个工程创下6项“隧道之最”

    1

    世界最长的双洞高速公路隧道——该隧道是目前世界上第一座采用双洞单向行驶的特长山岭公路隧道,建设规模居世界第一。

    2

    中国第一座自行设计、自行施工、自行监理、自行管理,难度最大的高速公路特大隧道——该隧道最大的技术难点就是如何翻越秦岭山脉,应对断层、涌水、岩爆、瓦斯爆炸等地质灾害,同时解决运营通风、监视和控制、防灾救援和运营管理等突出难题。

    3

    世界上口径最大、深度最高的竖井通风工程——秦岭终南山隧道共设置三座通风竖井,最深661米,最大直径11.5米,风道累计长度近5公里,厂房面积近5000平方米。

    4

    世界高速公路隧道最完备的监控系统——秦岭终南山隧道的交通监控、环境监控、通风控制、照明控制、电视监控、火灾报警、横通道门监控、中央监控等系统的各类监控点超过1万个。隧道内每隔125米就有一台摄像机,是世界上高速公路摄像机安装最密集的路段。

    5

    世界高速公路隧道首创先进的特殊灯光带——秦岭终南山隧道采用极具艺术感的全新照明方案,在隧道内每隔4.5公里设计一处“特殊灯光段”,通过不同的灯光和景观变化,使人们看到“蓝天白云”,有效地调节了驾驶员情绪。

    6

    开发应用了策略自动生成软件进行隧道联动控制指导——秦岭终南山隧道建立了142条防灾救援预案,拥有完备的防灾救援设计,对突发事件采用双系统全方位自动跟踪监控,并根据事件类型提供最有效的救援方案,许多关键技术属国内首创。

    05

    最大最深沉管隧道——

    港珠澳大桥沉管隧道

    40米水压下“滴水不漏”

    港珠澳大桥海底隧道全长6.7公里,最深处位于48米深的海底。是世界最长的公路沉管隧道和唯一的深埋沉管隧道,也是我国第一条外海沉管隧道。海底部分约5664米,由33节预制沉管以及一个长约12米重达6500吨的“最终接头”拼接而成,而33节沉管每个标准管节长180米,最大排水量8万吨,仅仅这样一个单个标准管节比一艘巨型航母排水量还大。

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    从2013年5月2日首节E1沉管开始浮运安装到2017年5月2日最终接头安装,34次“深海之吻”,大桥建设者们整整花了四年;创造了“一年十管”中国速度、“半个月内连续安装两节沉管”、“最终接头毫米级偏差”等一项项震撼人心的世界纪录。

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    如果说岛隧工程是建筑工程领域难以企及的皇冠,那么海底隧道就是皇冠上的一颗“明珠”。经研发,工程人员第一次做到了海底隧道“滴水不漏”,在岛隧工程的设计建设中,形成的发明专利、新型实用专利达到400多项。

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    此外,这条被外国工程师感叹其工程难度“直逼技术极限”的海上“巨龙” ,能抗16级台风、8级地震,它的设计使用寿命长达120年,超出目前世界上的跨海大桥普遍的设计使用寿命20年,而这些数字,也成就了港珠澳大桥在当今世界大桥建设史上的多个第一。

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    06

    我国最难掘进隧道——

    大柱山隧道

    26个月掘进156米,每3个月涌水灌满一个西湖!

    大柱山隧道有着“世界最难掘进隧道”、“中国隧道施工地质博物馆”之称。隧道全长14484米,最大埋深995米,穿越著名的横断山脉南段,设置贯通平导辅助正洞施工,为大瑞线控制性工程之一。其所在区域地质环境复杂,断裂构造发育, 具有“三高”(高地热、高地应力、高地震烈度)、“四活跃”(活跃的新构造运动、活跃的地热水环境、活跃的外动力地质条件、活跃的岸坡浅表改造过程)的特征。

    由于施工环境异常恶劣,施工异常艰难,大柱山隧道工期从最初的5年半,一度调整为8年,此后,又再度调整为13年。大柱山隧道的涌水量,3个月就能灌满一个西湖。开工9年来,已有涌水1.5亿立方米,能灌满15个西湖。

    隧道进口施工人员常年带水作业,即使穿戴雨衣都会湿透。建设者不但要经常在“水帘洞”中“淋浴”,还会经历“桑拿”。在隧道的出口,洞内施工长期处于40℃左右和85%以上湿度的恶劣施工环境。

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    ▲隧道内涌水不断

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    ▲施工人员坐在冰块上降温

    07

    世界海拔最高隧道——

    雪山一号隧道

    高寒缺氧,千年冻土!

    青海花久高速公路雪山一号隧道,双洞总长9065米,平均海拔超过4400米,施工最高海拔达4800多米,是目前世界上海拔最高、环境最恶劣的高速公路隧道。

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    隧道进口要通过冰川堆积物的多年冻土层,因为冻土极易产生热融和冻胀,可以说在冻土层上施工建设是一个世界性的难题。

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    该地年平均气温零下4度,最低气温零下40度,不仅如此,由于隧道海拔4000多米,空气中的含氧量仅有平原地区的60%,建设者们不得不在缺氧的环境下连续工作,雪山1号隧道建设花了三年多的时间,如果没有建设者们的坚持,隧道的贯通几乎是一个无法完成的任务。

    08

    在流砂中修隧道——

    胡麻岭隧道

    曾“吓跑”国外专家,1个月仅能掘进4米

    兰渝铁路建设历时将近9年,铁路沿线地质情况复杂,“卡脖子”工程胡麻岭隧道,就曾经被国内外专家定性为“国内罕见、世界难题”的全路“头号重难点”工程。铁路行业内有一个很形象的比喻:如果说10多年前开通的青藏铁路是一块难啃的“硬骨头”,那昨天贯通的兰渝铁路就是一碗“豆腐脑”。

    胡麻岭隧道全长13.6公里,为双线单洞隧道,是兰渝铁路高风险隧道群中的典型代表。2011年8月,离贯通仅剩173米时,施工遇到了“第三系富水粉细砂”地层。施工人员介绍,当时,涌出的泥砂像泥石流一样淹没了已经修好的隧道。

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    ▲第三系富水粉细砂

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    ▲隧道中含水量丰富的泥沙

    百年前,孙中山设想建设的国家铁路大动脉——兰渝铁路是我国铁路建设史上难啃的“硬骨头”。新中国成立之初,苏联援建专家认为“修通兰渝铁路的愿望根本无法达成”;国际工程地质与环境协会(IAEG)主席、西班牙马德里理工大学CarlosDelgado教授在考察时也表示,“在流沙中修隧道,这在世界隧道工程中属于首例”。

    历经9年,我国建设者攻克了一系列世界级难题,不仅创造了复杂地质条件下长大隧道施工作业无人伤亡的记录,还创新总结形成一系列复杂地质条件下隧道施工工艺工法,把外国人认为的不可能变为现实,使中国隧道建造水平登上崭新台阶。

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    09

    我国公路螺旋隧道——

    金家庄螺旋隧道

    获吉尼斯世界纪录认证

    世界最长的公路螺旋隧道——金家庄螺旋隧道,经过700多个昼夜的辛苦付出,延崇高速右线如期贯通,并获吉尼斯世界纪录认证为“世界最长的公路螺旋隧道”这也标志着延崇高速项目建设取得了重要阶段性的胜利。金家庄螺旋隧道曾被媒体称作“不可能完成”的工程,其左线长4228米,右线长4104米,进出口高差超过250米,在长度和高差上远超海内外其他螺旋隧道。

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    ▲隧道施工示意动画

    由于这里严峻的地形,螺旋隧道的设计和施工都更为复杂,施工强度是同等长度直线隧道施工的两倍以上。此外,因为螺旋隧道存在弧度,不能使用大型机械设备,更多需要人工钻爆。这条隧道途径断裂带,很容易发生岩爆,施工人员都必须穿上防弹衣,戴上防弹帽。

    即便施工条件极端,中国工程师还是兼顾到了“绿色”“舒适”及“创新”。隧道建设采用新型路面,可以降解隧道尾气。同时隧道的节能照明系统可以自动调节。

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    ▲施工人员在螺旋隧道内巡查

    看到这条螺旋隧道及其延伸公路,海外网友不由发出赞叹。

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    结束语

    高寒、缺氧、冻土、涌水、高温、熔岩、断层...

    你能想象到的所有难题,他们几乎都经历过,

    面对恶劣的自然环境和艰苦的施工环境,

    中国建设者付出了常人难以想象的艰辛。

    未来,大断面、深埋深及特长隧道,

    已是发展的必然趋势,

    寻找新技术和新工艺势在必行,

    我国隧道的建设任重道远。

    中国挖隧道,地球上就没服过谁!

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    参考来源:

    中国中铁:挑战不可能!十大隧道典范工程揭晓

    盾构与掘进:新关角隧道 | 世界高海拔第一长隧盾构与掘进:秦岭终南山隧道 | 世界最长的双洞高速公路隧道工程热点:中国最难修的10座隧道,看完第1座我就服了!观察者网:中国挖隧道,地球上就没服过谁

    云南铁路:迄今为止建设难度最高的隧道---大柱山隧道

    央视新闻:中国最深海底隧道——青岛地铁1号线海底隧道贯通

    探秘胡麻岭隧道:地图上的无名之地为何震惊世界?

    中国人有能力建设世界一流的隧道:起点—大瑶山隧道

    图片及文字版权属于原作者,如有侵权请联系删除。今日责编:刘振华。

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