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| “月城涼山號”刀盤內(nèi)部。郭瑩 攝 |
人民網(wǎng)成都10月20日電 （王波）10月13日，我國第一臺高速公路TBM——“月城涼山號”，在四川省樂山至西昌高速公路大涼山1號隧道所在地完成了最后的現(xiàn)場調(diào)試，已進入洞內(nèi)開始正式掘進作業(yè)，標志著西南第一公路長隧——樂西高速大涼山1號隧道施工邁出了最為重要的一步。這是TBM首次應(yīng)用于國內(nèi)高速公路隧道施工，是該項目設(shè)計單位四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計研究院有限公司（以下簡稱“四川公路設(shè)計院”）又一項創(chuàng)新設(shè)計。
樂西高速公路起于樂山市馬邊彝族自治縣，順接仁沐新高速公路馬邊支線，經(jīng)涼山州雷波縣、美姑縣，止于昭覺縣南側(cè)，與西昌至昭通高速公路（G7611線）相接，路線全長152Km，總投資335億元，建設(shè)工期5年。作為首條深入大、小涼山腹地的高速公路，樂西高速概算造價近2.2億元/Km，具有工程規(guī)模大、橋隧比例高、地質(zhì)地形復雜、進場條件差等特點，橋隧比高達83.15%，也是目前四川省內(nèi)橋隧比最高的高速公路項目。全長15.3Km的大涼山1號隧道，是樂西高速的主要控制性工程，其長度位列全國第四，西南地區(qū)第一。隧道設(shè)計速度80Km/h。設(shè)置1座無軌斜井和1座貫通平導，采用兩區(qū)段送排式通風，其建設(shè)難度極大：一是地質(zhì)條件復雜，構(gòu)造發(fā)育。穿越多條斷層、褶皺，巖體較為破碎，巖溶中等～強烈發(fā)育，存在斷層破碎帶、軟巖大變形、涌水突泥、瓦斯、巖溶等不良地質(zhì)條件，修建難度高，施工風險高；二是環(huán)境條件敏感，隧道緊鄰大風頂國家級自然保護區(qū)、四川省嘛咪澤自然保護區(qū)等大熊貓棲息地保護區(qū)，對隧道選線存在很大限制，施工環(huán)保要求極高。四川公路設(shè)計院根據(jù)項目實際情況，因地制宜，做了大量深入細致的工作。
細化方案比選 敲定“主洞鉆爆法+平導TBM”
大涼山1號隧道進口端的8Km，位于雷波縣的嘛咪澤自然保護區(qū)內(nèi)，由于受到保護區(qū)環(huán)境保護的嚴格限制，無法在區(qū)內(nèi)設(shè)置斜井及豎井進行輔助施工，而其他斜井又受到背斜、向斜構(gòu)造影響，采用常規(guī)鉆爆法施工，存在施工安全風險高且工期不可控的不利條件。為滿足施工安全、運營快速救援及通風需要，四川公路設(shè)計院在設(shè)計方案中，結(jié)合地質(zhì)及施工場地實際情況，在隧道左右線之間設(shè)置了平行于主洞的貫通平導，首次創(chuàng)新性地提出了“主洞鉆爆法+平導TBM”的組合施工方案，填補了國內(nèi)公路隧道利用TBM施工工藝輔助施工的空白。
自2017年7月開始進場展開勘察設(shè)計工作以來，四川公路設(shè)計院運用多種勘察手段，已基本查明了大涼山1號隧道隧址區(qū)的地質(zhì)和環(huán)境條件。隧道穿越兩處背斜和一處向斜構(gòu)造，地層巖性復雜多變，地下水發(fā)育，特別是黃果洛向斜段涌突水風險極高?；谄涮厥獾牡乩砦恢?、復雜的地質(zhì)條件和嚴格的保護區(qū)環(huán)境保護條件限制，在斜、豎井布設(shè)受限的前提下，四川公路設(shè)計院首先對多種平導方案進行了同精度比較研究，包括3Km平導、8Km平導和貫通平導方案，著重從項目總工期、施工難度與風險、運營通風、防災(zāi)救援、工程造價等多方面進行綜合比選，最終選定了貫通平導的設(shè)計方案，并初步擬定了直徑7.9m敞開式隧道掘進機的施工方案。
充分研究論證 優(yōu)化設(shè)備設(shè)計改造
作為國產(chǎn)首臺大直徑敞開式TBM，“月城涼山號”開挖直徑7.93m，整機長度176m，總重1400噸，總裝機功率達5200Kw，由四川公路設(shè)計院會同TBM設(shè)備制造商、施工等多家單位聯(lián)合攻關(guān)研發(fā)，并結(jié)合樂西高速的工程特點和地質(zhì)條件，著重對刀盤、主驅(qū)動、護盾、初支系統(tǒng)等部件進行了針對性的改進，完成了國產(chǎn)首臺大直徑敞開式TBM的再制造，實現(xiàn)了TBM設(shè)備再利用技術(shù)的重大突破。
四川公路設(shè)計院先后調(diào)研了國內(nèi)多家TBM設(shè)備制造廠商，并反復前往大瑞鐵路高黎貢山隧道、引漢濟渭工程、鄭萬鐵路等多個采用TBM施工的鐵路、水利工程施工現(xiàn)場考察學習，充分調(diào)研隧道TBM施工情況并進行設(shè)備選型，同時，集思廣益，邀請國內(nèi)外主要TBM設(shè)備制造廠商和西南交大、中鐵一院、中鐵二院、中隧股份等高校、企業(yè)的技術(shù)專家，多次召開大涼山1號隧道TBM施工專題論證會，從圍巖適應(yīng)性、TBM選型、投資估算、施工組織等多個方面，對本項目采用隧道掘進機施工方案的可行性進行充分論證，并對設(shè)計方案進行了5次反復修改，于2019年最終完成了正式施工圖勘察設(shè)計文件。
針對大涼山1號隧道的地質(zhì)條件及可能遭遇的不良地質(zhì)發(fā)育段落，四川公路設(shè)計院還聯(lián)合設(shè)備制造廠商，對隧道掘進機進行了針對性的設(shè)計及改造，增加了超前預(yù)加固設(shè)備、鋼筋排，擴大了系統(tǒng)錨桿的打設(shè)范圍，著重改造了超前支護技術(shù)，增加了超前管棚鉆機。當設(shè)備探測到掌子面前方巖體有不穩(wěn)定狀態(tài)時，刀盤會自動暫停掘進，鉆機將通過注漿等方式加固巖體，以確保后續(xù)段落的施工安全。同時針對隧道穿越軟巖、斷層、高地應(yīng)力地段，采用了低轉(zhuǎn)速、大扭矩的隧道掘進模式，為本項目的TBM施工方案實施打下了堅實的基礎(chǔ)。
大幅節(jié)約工期 服務(wù)安全施工與運營
記者了解到，這是我國高速公路隧道行業(yè)TBM施工工法的首次嘗試，也是公路隧道建設(shè)領(lǐng)域的重大創(chuàng)新和突破性技術(shù)成果。根據(jù)隧址區(qū)地質(zhì)條件預(yù)估，傳統(tǒng)鉆爆法平均月進尺為100～120m，而改為采用主要在鐵路、水利工程建設(shè)上運用的TBM施工工法后，平均月進尺將達到300～400m，是傳統(tǒng)施工工法的2～3倍。以平導掘進為例，如采用鉆爆法，本項目僅平導掘進工期就在6年以上，而使用TBM施工，平導工期將大幅縮減至30個月。與此同時，TBM可全天24小時施工，僅需20人左右即可實現(xiàn)不間斷的自動化作業(yè)，相較于傳統(tǒng)的公路隧道鉆爆法施工，大大節(jié)省人力，也大幅降低了隧道施工帶來的人身安全風險。
另外，平導TBM施工期間，作為超前洞，可以提前探明主洞前方地質(zhì)條件，充分輔助主洞超前地質(zhì)預(yù)報，降低涌水突泥等不良地質(zhì)帶來的施工風險，協(xié)助主洞排水，并通過平導與主洞間的橫通道，增設(shè)多個主洞作業(yè)面，輔助掘進主洞，為超特長隧道的快速施工提供保障，大幅縮短主洞鉆爆法施工工期；運營期間，平導作為服務(wù)洞，可輔助主洞進行通風，并可作為獨立的防災(zāi)救援服務(wù)洞、檢修養(yǎng)護及臨時行車通道，實現(xiàn)快速施工、快速救援、快速疏散、快速排煙和快速日常巡查等功能。
該項目TBM施工方案的實施，標志著西南地區(qū)最長高速公路隧道施工已正式拉開帷幕，這將徹底改變國內(nèi)公路隧道界幾十年來“以人力為主”、“小米+步槍”的傳統(tǒng)鉆爆法施工傳統(tǒng)，開啟隧道機械化施工的新篇章，在我國公路隧道建設(shè)領(lǐng)域具有里程碑的意義。
目前，樂西高速公路建設(shè)正全線推進，計劃于2025年建成通車，作為四川涼山地區(qū)落實精準扶貧政策的高速公路，屆時將連接烏蒙山集中連片特困區(qū)和大、小涼山腹地彝族主要聚居地，結(jié)束昭覺、美姑、雷波三縣不通高速的歷史。項目建成必將助力彝區(qū)鞏固拓展脫貧攻堅成果，極大方便沿線群眾出行，對促進當?shù)芈糜萎a(chǎn)業(yè)發(fā)展和農(nóng)副產(chǎn)品流通，推動經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。
注——
TBM（Tunnel Boring Machine）全稱為：全斷面（硬巖）隧道掘進機，是實現(xiàn)破巖掘進、初期支護、出渣等施工工序一體化、流水線連續(xù)并行作業(yè)的，將機械、電子、液壓、激光、控制等技術(shù)集成一體的，高度機械化、自動化的大型隧道開挖襯砌成套設(shè)備。其具有掘進速度快、安全環(huán)保、施工質(zhì)量好、綜合效益高等特點，可實現(xiàn)傳統(tǒng)鉆爆法隧道開挖難以實施的復雜地質(zhì)條件下隧洞施工，被譽為工程機械中的“掘進機之王”。樂西高速TBM設(shè)備（DG785）主要由主機、橋架、后配套等三大部件組成，研發(fā)團隊結(jié)合項目特點，著重對刀盤、主驅(qū)動、護盾、初支系統(tǒng)等部件進行了針對性的改進，完成了國產(chǎn)首臺大直徑敞開式TBM的再制造。
（轉(zhuǎn)自：http://sc.people.com.cn/n2/2020/1020/c345167-34361497.html）
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