“月城涼山號(hào)”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(tái)高速公路TBM——“月城涼山號(hào)”，在四川省樂山至西昌高速公路大涼山1號(hào)隧道所在地完成了最后的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，已進(jìn)入洞內(nèi)開始正式掘進(jìn)作業(yè)，標(biāo)志著西南第一公路長(zhǎng)隧——樂西高速大涼山1號(hào)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(xiàng)目設(shè)計(jì)單位四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司（以下簡(jiǎn)稱“四川公路設(shè)計(jì)院”）又一項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

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(zhǎng)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(jià)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(fù)雜、進(jìn)場(chǎng)條件差等特點(diǎn)，橋隧比高達(dá)83.15%，也是目前四川省內(nèi)橋隧比最高的高速公路項(xiàng)目。全長(zhǎng)15.3Km的大涼山1號(hào)隧道，是樂西高速的主要控制性工程，其長(zhǎng)度位列全國第四，西南地區(qū)第一。隧道設(shè)計(jì)速度80Km/h。設(shè)置1座無軌斜井和1座貫通平導(dǎo)，采用兩區(qū)段送排式通風(fēng)，其建設(shè)難度極大：一是地質(zhì)條件復(fù)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(qiáng)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(fēng)險(xiǎn)高；二是環(huán)境條件敏感，隧道緊鄰大風(fēng)頂國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、四川省嘛咪澤自然保護(hù)區(qū)等大熊貓棲息地保護(hù)區(qū)，對(duì)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(jì)院根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，因地制宜，做了大量深入細(xì)致的工作。

細(xì)化方案比選 敲定“主洞鉆爆法+平導(dǎo)TBM”

大涼山1號(hào)隧道進(jìn)口端的8Km，位于雷波縣的嘛咪澤自然保護(hù)區(qū)內(nèi)，由于受到保護(hù)區(qū)環(huán)境保護(hù)的嚴(yán)格限制，無法在區(qū)內(nèi)設(shè)置斜井及豎井進(jìn)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(fēng)險(xiǎn)高且工期不可控的不利條件。為滿足施工安全、運(yùn)營快速救援及通風(fēng)需要，四川公路設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)方案中，結(jié)合地質(zhì)及施工場(chǎng)地實(shí)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(dǎo)，首次創(chuàng)新性地提出了“主洞鉆爆法+平導(dǎo)TBM”的組合施工方案，填補(bǔ)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(jìn)場(chǎng)展開勘察設(shè)計(jì)工作以來，四川公路設(shè)計(jì)院運(yùn)用多種勘察手段，已基本查明了大涼山1號(hào)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(fù)雜多變，地下水發(fā)育，特別是黃果洛向斜段涌突水風(fēng)險(xiǎn)極高?；谄涮厥獾牡乩砦恢谩?fù)雜的地質(zhì)條件和嚴(yán)格的保護(hù)區(qū)環(huán)境保護(hù)條件限制，在斜、豎井布設(shè)受限的前提下，四川公路設(shè)計(jì)院首先對(duì)多種平導(dǎo)方案進(jìn)行了同精度比較研究，包括3Km平導(dǎo)、8Km平導(dǎo)和貫通平導(dǎo)方案，著重從項(xiàng)目總工期、施工難度與風(fēng)險(xiǎn)、運(yùn)營通風(fēng)、防災(zāi)救援、工程造價(jià)等多方面進(jìn)行綜合比選，最終選定了貫通平導(dǎo)的設(shè)計(jì)方案，并初步擬定了直徑7.9m敞開式隧道掘進(jìn)機(jī)的施工方案。

充分研究論證 優(yōu)化設(shè)備設(shè)計(jì)改造

作為國產(chǎn)首臺(tái)大直徑敞開式TBM，“月城涼山號(hào)”開挖直徑7.93m，整機(jī)長(zhǎng)度176m，總重1400噸，總裝機(jī)功率達(dá)5200Kw，由四川公路設(shè)計(jì)院會(huì)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(diǎn)和地質(zhì)條件，著重對(duì)刀盤、主驅(qū)動(dòng)、護(hù)盾、初支系統(tǒng)等部件進(jìn)行了針對(duì)性的改進(jìn)，完成了國產(chǎn)首臺(tái)大直徑敞開式TBM的再制造，實(shí)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(jì)院先后調(diào)研了國內(nèi)多家TBM設(shè)備制造廠商，并反復(fù)前往大瑞鐵路高黎貢山隧道、引漢濟(jì)渭工程、鄭萬鐵路等多個(gè)采用TBM施工的鐵路、水利工程施工現(xiàn)場(chǎng)考察學(xué)習(xí)，充分調(diào)研隧道TBM施工情況并進(jìn)行設(shè)備選型，同時(shí)，集思廣益，邀請(qǐng)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(hào)隧道TBM施工專題論證會(huì)，從圍巖適應(yīng)性、TBM選型、投資估算、施工組織等多個(gè)方面，對(duì)本項(xiàng)目采用隧道掘進(jìn)機(jī)施工方案的可行性進(jìn)行充分論證，并對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了5次反復(fù)修改，于2019年最終完成了正式施工圖勘察設(shè)計(jì)文件。

針對(duì)大涼山1號(hào)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(jì)院還聯(lián)合設(shè)備制造廠商，對(duì)隧道掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行了針對(duì)性的設(shè)計(jì)及改造，增加了超前預(yù)加固設(shè)備、鋼筋排，擴(kuò)大了系統(tǒng)錨桿的打設(shè)范圍，著重改造了超前支護(hù)技術(shù)，增加了超前管棚鉆機(jī)。當(dāng)設(shè)備探測(cè)到掌子面前方巖體有不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，刀盤會(huì)自動(dòng)暫停掘進(jìn)，鉆機(jī)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(shí)針對(duì)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(jìn)模式，為本項(xiàng)目的TBM施工方案實(shí)施打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

大幅節(jié)約工期 服務(wù)安全施工與運(yùn)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(jìn)尺為100～120m，而改為采用主要在鐵路、水利工程建設(shè)上運(yùn)用的TBM施工工法后，平均月進(jìn)尺將達(dá)到300～400m，是傳統(tǒng)施工工法的2～3倍。以平導(dǎo)掘進(jìn)為例，如采用鉆爆法，本項(xiàng)目?jī)H平導(dǎo)掘進(jìn)工期就在6年以上，而使用TBM施工，平導(dǎo)工期將大幅縮減至30個(gè)月。與此同時(shí)，TBM可全天24小時(shí)施工，僅需20人左右即可實(shí)現(xiàn)不間斷的自動(dòng)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(fēng)險(xiǎn)。

另外，平導(dǎo)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(bào)，降低涌水突泥等不良地質(zhì)帶來的施工風(fēng)險(xiǎn)，協(xié)助主洞排水，并通過平導(dǎo)與主洞間的橫通道，增設(shè)多個(gè)主洞作業(yè)面，輔助掘進(jìn)主洞，為超特長(zhǎng)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(yùn)營期間，平導(dǎo)作為服務(wù)洞，可輔助主洞進(jìn)行通風(fēng)，并可作為獨(dú)立的防災(zāi)救援服務(wù)洞、檢修養(yǎng)護(hù)及臨時(shí)行車通道，實(shí)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(xiàng)目TBM施工方案的實(shí)施，標(biāo)志著西南地區(qū)最長(zhǎng)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(jī)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(jìn)，計(jì)劃于2025年建成通車，作為四川涼山地區(qū)落實(shí)精準(zhǔn)扶貧政策的高速公路，屆時(shí)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(xiàng)目建成必將助力彝區(qū)鞏固拓展脫貧攻堅(jiān)成果，極大方便沿線群眾出行，對(duì)促進(jìn)當(dāng)?shù)芈糜萎a(chǎn)業(yè)發(fā)展和農(nóng)副產(chǎn)品流通，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)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(jìn)機(jī)，是實(shí)現(xiàn)破巖掘進(jìn)、初期支護(hù)、出渣等施工工序一體化、流水線連續(xù)并行作業(yè)的，將機(jī)械、電子、液壓、激光、控制等技術(shù)集成一體的，高度機(jī)械化、自動(dòng)化的大型隧道開挖襯砌成套設(shè)備。其具有掘進(jìn)速度快、安全環(huán)保、施工質(zhì)量好、綜合效益高等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)鉆爆法隧道開挖難以實(shí)施的復(fù)雜地質(zhì)條件下隧洞施工，被譽(yù)為工程機(jī)械中的“掘進(jìn)機(jī)之王”。樂西高速TBM設(shè)備（DG785）主要由主機(jī)、橋架、后配套等三大部件組成，研發(fā)團(tuán)隊(duì)結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，著重對(duì)刀盤、主驅(qū)動(dòng)、護(hù)盾、初支系統(tǒng)等部件進(jìn)行了針對(duì)性的改進(jìn)，完成了國產(chǎn)首臺(tái)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）