打通15.2公里的隧道，為何用了7年多？

7月6日，經(jīng)過(guò)2600余天的艱苦鏖戰(zhàn)，15.2公里長(zhǎng)的木寨嶺特長(zhǎng)隧道順利貫通，為渭武高速公路年底全線通車打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

一條15.2公里的隧道，在常規(guī)地質(zhì)條件下，兩三年的時(shí)間就可以打通。但在木寨嶺，卻用了7年多。這條隧道的建設(shè)難點(diǎn)到底在哪里？

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中鐵隧道局集團(tuán)渭武高速公路六標(biāo)項(xiàng)目總工程師侯京通介紹，木寨嶺隧道區(qū)域位于四大地質(zhì)構(gòu)造板塊交界地帶，具有地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、地應(yīng)力高度集中、巖體軟弱破碎、褶皺帶活動(dòng)強(qiáng)烈、圍巖大變形等特點(diǎn)。同時(shí)，隧道穿越地層最大埋深達(dá)629.1米，埋深超500米的隧段超過(guò)了60%，屬極高應(yīng)力區(qū)，且地下水發(fā)育，大部分段落有股狀水，局部有突涌水。自2016年5月進(jìn)場(chǎng)施工以來(lái)，木寨嶺隧道軟巖大變形情況就十分嚴(yán)重，擠壓變形速率快、變形歷時(shí)長(zhǎng)、變形量大，隧道單邊最大變形量超過(guò)2000毫米，刷新了國(guó)內(nèi)紀(jì)錄。

因其變形量級(jí)突破國(guó)內(nèi)外隧道和地下工程界以往所遵循的巖石力學(xué)理論和隧道建造實(shí)踐的認(rèn)知水平，超出現(xiàn)行規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)范圍，在設(shè)計(jì)和施工方面無(wú)可供借鑒的成功經(jīng)驗(yàn)，被國(guó)內(nèi)地下工程界院士、專家及學(xué)者稱為“隧道建設(shè)史上罕見(jiàn)的世界性難題”。

中鐵隧道局集團(tuán)渭武高速公路六標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理于家武介紹：“前期施工中，我們陸續(xù)施作了300米的初期支護(hù)，但圍巖變形很大，導(dǎo)致初期支護(hù)變形，我們又拆換了136米，等于是前進(jìn)了一步又退回來(lái)半步，有時(shí)候甚至干一個(gè)月進(jìn)度是負(fù)數(shù)，工程進(jìn)度受到了很大的影響。”

為解決木寨嶺隧道建設(shè)過(guò)程中遇到的各種施工和技術(shù)難題，中鐵隧道局集團(tuán)總工程師洪開榮在總結(jié)蘭渝鐵路木寨嶺隧道建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，凝聚中鐵隧道局集團(tuán)的科技力量，多次帶領(lǐng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)深入現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)地質(zhì)因素、圍巖狀況進(jìn)行調(diào)研，召開高原高寒高地應(yīng)力軟巖大變形隧道施工科技大會(huì)。

依托院士專家工作站開展的研究，洪開榮帶領(lǐng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)積極探索研究，創(chuàng)新性提出隧道場(chǎng)解重構(gòu)理論，即在核心擾動(dòng)區(qū)主動(dòng)重構(gòu)圍巖剛度，誘導(dǎo)應(yīng)力調(diào)整的隧道施工場(chǎng)變控制方法，以提高圍巖剛度的主動(dòng)控制代替拱架支護(hù)的被動(dòng)約束。建設(shè)者和專家院士通過(guò)50多次論證實(shí)踐，最終形成了新型軟巖隧道大變形治理技術(shù)與方法：即通過(guò)網(wǎng)狀的錨索系統(tǒng)，將松散易碎的巖體壓實(shí)，形成拱形承載結(jié)構(gòu)，提高了巖體的穩(wěn)定性。

洪開榮介紹：“這些打進(jìn)巖體里的錨索，就像納鞋底一樣，把炭質(zhì)板巖串起來(lái)壓緊，起到了加固的效果，也就是提高巖體的剛度，控制它的變形。同時(shí)還可以把極高的水平壓力和垂直壓力分散到巖體中，再通過(guò)單層拱架抵抗后期的變形，實(shí)現(xiàn)支護(hù)一次成功，讓隧道單側(cè)最大變形從原來(lái)2米降到了30厘米。”

應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)后，圍巖變形量顯著降低，解決了初期支護(hù)連續(xù)拆換的問(wèn)題，大幅度提升施工效率，在經(jīng)過(guò)多次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)優(yōu)化和持續(xù)試驗(yàn)總結(jié)后，徹底扭轉(zhuǎn)了前期頻繁換拱、返工浪費(fèi)、進(jìn)度停滯的被動(dòng)局面，圓滿地完成了隧道建設(shè)任務(wù)。

木寨嶺隧道建設(shè)中，中鐵隧道局科研團(tuán)隊(duì)取得了基于隧道場(chǎng)解重構(gòu)理論的圍巖支護(hù)方法及系統(tǒng)、軟巖小孔徑深孔成孔設(shè)備等多項(xiàng)發(fā)明專利。目前，這一系列研究成果已在全國(guó)10多個(gè)隧道項(xiàng)目中推廣應(yīng)用。

木寨嶺隧道是由甘肅省公航旅集團(tuán)投資建設(shè)、中鐵隧道局集團(tuán)參建的渭武高速公路全線控制性工程。渭武高速公路橫跨長(zhǎng)江和黃河兩大流域，全長(zhǎng)237.74公里，是甘肅省迄今為止投資規(guī)模最大、建設(shè)難度極高的高速公路建設(shè)項(xiàng)目。渭武高速公路全線通車后，渭源至武都兩地間的行車時(shí)間將從4個(gè)小時(shí)縮短到2個(gè)半小時(shí)，屆時(shí)我國(guó)高速路網(wǎng)南北方向主干線之一的G75蘭州至海口國(guó)家高速公路也將全線通車。

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