川藏北线的一个梗!雀儿山隧道施工的难点在哪里?

《山鹰飞不起来的山》?酷儿山。

它是四川最高的公路关口。冬天冰雪覆盖,极端温度在40℃以下。雪崩、泥石流、崩塌等自然灾害严重,交通经常因积雪中断。每年平均有7个月的降雪,积雪最深处可达3米!

在川藏线上,雀儿山永远是过往司机心中的话题,是川藏线北段的梗。

川藏线北线起于成都,主要承载路段为国道317,经马尔康、炉霍、甘孜、德格、江达、昌都、类乌齐、丁青、巴青、索县,到达那曲,与国道109汇合,到达拉萨,成为大北线。其中,在炉霍,可走省道到康定新都桥、昌都,可达邦达。其他路段与国道318重叠,称为川藏小北线。

所以,不管怎么走,国道317上的雀儿山永远是一道天险。你去不去,山就在那里,不近,不远。

2017年9月26日,雀儿山隧道正式通车,标志着国道317多年的这条线成为历史。雀儿山,海拔6168米,山口海拔5050米,曾是“川藏第一险,川藏第一险”。

中铁一局承建隧道出口段,起止桩号K344+500-K349+200,全长4.726公里。你要翻越酷儿山,由内而外的战斗。

中建五局承担隧道进口段施工任务,起止桩号K340+240-K344+500,全长4.231 km,由马尼甘戈向内侧掘进。

有什么困难?

攻克了高海拔地区特长公路隧道建设中的冻土、突水、断层、岩爆、通风供氧等技术难题。

甘孜德格雀儿山位于国道317川藏公路北线,主峰海拔6168米。每年有长达8个月的时间被积雪覆盖,山险、寒、缺氧,被称为“川藏第一险”。为了进一步打通川藏交通大动脉,雀儿山隧道从启动方案论证到建成通车,经历了整整15年。

雀儿山隧道位于国道317(川藏公路北线)甘孜至德格岗托之间,东距成都约900公里,西距西藏150公里,全长7079米。是国道317的重点控制性工程,也是世界罕见的高海拔特长公路隧道。

隧道全长12.995公里,进口海拔4378米。它是世界上海拔最高的超长公路隧道。其中隧道长度7.079公里,两端引道长度5.916公里;隧道净宽9米,净高5米,双向两车道,采用二级公路标准,设计时速40公里,总投资1,654,38+0.5亿元。2002年开始方案论证和可行性研究,2012年9月开工建设,2017年9月26日正式通车。

雀儿山隧道的建设不仅克服了高寒缺氧、物资和人力不足等困难,还解决了隧道区地质条件复杂导致的塌方、突水、岩爆等不确定因素带来的施工难题。经过5年奋战,2000多人参与施工,终于建成了这条难度极大的隧道。

山高路险:“冬天过雀儿山,如过鬼门关。”

雀儿山主峰海拔6168米,终年荒凉,寒风凛冽。因为海拔高,即使是路过雀儿山的旅客也会有高原反应,更何况是“驻扎”的施工人员。

雀儿山是国道317从内地到西藏的主要通道。雀儿山公路最高点海拔5050米,因冰雪封路长达半年。路况很差,不小心掉进冰窟窿是常有的事,更别说因为路滑翻车掉下悬崖了。按理说,正常情况下,一趟班车早上6点发车,589公里的路程下午5点就能到达。但是这里经常发生意外情况,公交车延误到第二天3点才到达目的地。

因此雀儿山被誉为“川藏第一险”,当地有“冬天过雀儿山,如过鬼门关”之说。

这里最低气温零下20摄氏度,湿度只有40%,紫外线强度是平原地区的3-4倍,人工效率不到平原地区的一半。

洞内外温差可达70度。

工人中流传着一句顺口溜:“风吹石头跑,草四季不长,一步呼吸三声,夏天穿一件棉袄”,是雀儿山气候的生动写照。极端天气下,洞口室外温度可达零下40度,异常寒冷,这也是雀儿山隧道施工面临的一大困境。

冬天由于机械设备做功,隧道内温度可达30多度,与室外形成近70度的温差,可以说是“冰与火”。特别是混凝土在低温环境下无法达到施工标准,存放混凝土的设备下偶尔会有类似“地暖”的设备,保持材料在20度左右。

缺少物资和人力,后勤物资“跟不上”

项目建设过程中,很多材料需要从900多公里外的成都采购。途中要翻越许多海拔4000米以上的高山,沿途多为施工路段,交通条件极差。恶劣的交通条件直接带来了物资和人力的短缺以及后勤物资运输的困难——最初的日子里,建筑工人所需的生活物资大部分依靠成都运输。后来交通好转,一些物资由德格运送。

五年建设,五年选线探索——“十年磨一剑”

雀儿山隧道的选线也是个大问题——毕竟海拔设高了,不仅容易被雪挡住,还会缩短隧道的距离,适得其反;如果选择偏低,会增加隧道长度,增加施工难度。

于是,工程师们亲自勘探,翻越雀儿山,收集资料,设计了2公里、4公里、7公里等几个方案。,并在几个预选方案的出入口设置气象观测站,在不同高度观测记录一年四季的气象要素数据,根据记录推测和模拟极端气候的实际情况。

最终,设计团队将隧道长度定为7 km,将雀儿山隧道入口设计在海拔4373米,出口定在海拔4250米。隧道中间高,两边低。这种设计主要是为了防止隧道积水,防止隧道因积水结冰。工程师们选择了山脊处的隧道入口,利用自然地形避免雪崩和积雪堵塞入口。

雀儿山隧道虽然工期五年,但从设计开始,经过工程勘察、地质勘探、气象观测、隧道布置等研究,用了10年。

高原缺氧

上面说了,高原反应,雀儿山隧道口平均海拔4200多米,空气中的含氧量相当于平原的58%,而隧道深处的含氧量低于平原的53%。为了提高隧道内的氧气浓度,施工单位采取了设置氧吧、架设供氧管道、通风管道加氧、随时携带氧气瓶等多种方法。

然而,即使采取了上述措施,仍然不够保险。毕竟长期高原工作对员工健康影响很大。一开始是一年一次的休假。但体检后发现很多员工血红蛋白严重超标,于是调整为每半年休假一次。此外,还修建了娱乐室、温泉浴室(离隧道出口不远有温泉)等辅助设施,以确保施工人员的身心健康。

机器的高原反应有点“吓人”,甚至会造成黑烟污染。

根据经验,每海拔1000m,大气压力下降10%,内燃机功率损失下降8%-12%,气动设备效率下降10%-13%。在低气压、低温的环境下,机械设备往往会遇到低温启动困难。机械效率只有平原地区的50-60%左右,油耗会大大增加。气动设备效率降低到原来的一半,机械故障率是平原地区的2-3倍。

当机械设备功率下降时,由于高原缺氧,柴油机进气含氧量不足,柴油经高压雾化后燃烧不充分,产生大量黑烟污染空气。机器的高原反应更是“吓人”。

对于设备功率下降和柴油燃烧不充分造成的黑烟污染问题,采用三种解决方案:

一是在进气滤芯处增加了氧气管,通过机器携带氧气瓶的方式增加柴油机的进氧量,提高燃料利用率,减少黑烟排放;

二是在机械设备的排气管上加装过滤装置,以改善机械设备的废气;

三是添加添加剂,解决燃烧不充分的问题。

塌方和涌水似乎也是隧道施工中的“例行公事”。

雀儿山隧道多次穿越破碎带,围岩等级交替变化较大——围岩为花岗岩,但隧道穿越四条断层带,属于软弱围岩,施工经常遇到涌水、涌石、塌方、岩爆等灾害。

如何避免山体滑坡?

为了解决这些施工难题,在开挖高原软弱围岩时,采用上下台阶法和预留核心土法相结合的方法来减少对围岩的扰动。为避免塌方事故,严格控制开挖步距,采用振动爆破和松动爆破,减少对围岩的扰动。

在断面开挖施工中,不仅要保证隧道净空和结构尺寸满足工程要求,还要考虑初期支护引起的变形。预留变形量的计算应考虑围岩等级、断面尺寸、支护等多种因素,并根据不同环境进行合理调整。

支护时,软弱围岩采用管棚和超前小导管锚固;超前小导管注浆加固围岩。注浆浆液通常采用纯水泥浆或掺有水的玻璃来达到加固围岩的目的。保护软弱围岩时,选择锁脚锚杆进行加固。锁脚锚技术是一种由锚杆、混凝土面和锚板组成的新型结构。隧道开挖前,通过锁脚锚杆的布置将锚杆打入拱脚,软弱围岩用锚板保护加固,形成复合结构。锁脚锚可以增强岩体的承载能力和稳定性,使锁脚锚的作用得到有效发挥,防止软弱围岩变形或承载能力不足导致坍塌等安全隐患。

如何解决突水问题?

雀儿山隧道穿越三大断层破碎带。断层破碎带及其影响带附近,岩体破碎,裂隙发育,裂隙连通性好,地下水储存空间大。而断层间的花岗岩,岩体相对完整,裂隙连通性差,相对阻水。因此,隧道场区是一系列受网状断层控制的水文地质构造,呈交替含水和隔水状态。

施工单位采用排水注浆的方式有效解决了涌水问题。通过排水孔、排水孔和水泵排出隧道内的积水,以降低隧道内的地下水位。同时,通过注浆加固降低岩层含水量,降低围岩渗透系数,从而限制隧道内岩层渗水,最终实现松散岩体注浆加固阻断地下水渗流通道的目的,从而控制突水。必须指出的是,雀儿山隧道由于进出口较低,中间标高略高,具有天然的排水功能。

隧道开通有多方便?

甘孜州美丽的自然风光对自驾游爱好者来说很有吸引力,但是当他们听说要去爬雀儿山时,许多人放弃了这个计划。

现在,雀儿山隧道在川西公路旅行中开辟了一条新的黄金通道,缩短了20公里的里程,节省了两个小时的行驶时间。穿越雀儿山只需要老司机10分钟!

隧道有哪些人性化的设计?

雀儿山隧道在设计和施工方面创造了许多奇迹。从高速公路使用的角度来说,也有丰富的人文景观设置和很多人性化的设计。

◆导入康巴文化?输出十八军的筑路精神。

从雀儿山隧道的入口到出口,细心的路人会发现,入口和出口都有独特的景观设计。入口处的主题是“圣康巴,多彩德格”。南派藏药、茶马古道、格萨尔王等雕塑矗立在青铜质地的隧道口旁,手持哈达的藏民载歌载舞,欢迎四面八方的游客。

出口处,主题是18军的战士开了雀儿山公路。士兵行军修路,用的是天然的石头浮雕,与整座山融为一体。

◆洞口设置氧气站,防止高反射。

除了景观,隧道还采用了很多人性化、环保化的设计。施工期间将预留氧气站,在隧道出入口设置氧气站,为隧道施工人员、管理人员、过往司机和旅客、游客提供供氧服务。

路线的弯道设计在隧道内,既能防止驾驶员长时间直行造成的疲劳,又能防止大雪被风直接吹进隧道。

同时,为了防止地下水结冰,排水沟比路面低两米多。为了不破坏环境,施工的时候把植被整体移植,施工完了再搬回来。在设计和施工中,洞口两端引道的路基整体抬高,以消化挖渣。

赢得荣誉

2018年,雀儿山隧道成为中国首个入围国际隧道协会“年度工程奖”的公路隧道项目,最终获得隧道界“奥斯卡奖”——布鲁内尔奖杯,标志着中国公路隧道勘察、设计、施工水平成功跻身世界前列。

打结?语言

雀儿山隧道建成后,不仅避开了3个(47,000m)雪崩路段和6个(2,220m)泥石流路段,还减少了冬季积雪厚度超过1.5m的路段约22km。更关键的是,雀儿山隧道正式通车后,交通穿越雀儿山只需要10多分钟,而不是绕过两个多小时的危险山路,也不再像老路一样封路半年,可以实现全年连通。

本文来自车家作者汽车之家,不代表汽车之家立场。