01 世界上最长的高速公路隧道

在中国西北部的新疆维吾尔自治区,有一条长达22公里的天山胜利隧道正在施工,它是中国最长的隧道,也是连接新疆首府乌鲁木齐和库尔勒的重要通道。

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它的规划始于2013年,当时被纳入国家公路网规划,名为乌尉高速公路,它将从乌鲁木齐蜿蜒而出,穿越巴伦台、库尔勒、尉犁等城市,最终穿越雄伟的天山,全长约318.5公里。

然而,这条隧道的建设并非一帆风顺。

02 天山隧道,困难重重

寒风呼啸,雪花纷飞,高山之巅,一道道巨大的难题摆在工程师们面前。

天山山脉,一个地质条件极为恶劣的地方。这里有着“一长”、“一多”、“二深”、“五高”的难关,让人触目惊心。

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“一长”指的是长达22.1公里,是当今世界最长的高速公路隧道。

“一多”是指断裂带多,这表示该地区的地质状况相当脆弱且易于变动,同时天山地区拥有丰富的地下水资源。因此,在施工过程中,工程团队可能会面临诸如突然的泥浆涌出、大规模的坍塌等挑战,这些问题都将极大地增加施工的复杂性和难度。

“二深”是指竖井深和隧道埋深深。706米的竖井设计是为了实现纵向通风,可以算是隧道的“呼吸系统”。1100米的隧道埋深指的是隧道开挖断面的顶部至自然地面的垂直距离。

埋深深,隧道开挖过程中的岩爆就会频发。岩爆产生的弹射物有可能对施工人员造成伤害,因此如何保障施工人员的安全成为了一个关键问题。

岩爆事故

“五高”是指高地应力、高地震烈度、高环保要求,以及高寒和高海拔的恶劣环境。这里的气温极低,寒风凛冽,海拔极高,超过3000米。

这项工程在高海拔、高寒、低氧的环境下进行,给施工带来了巨大的挑战。

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03 工程师们的智慧

然而,尽管面临着如此多的困难和挑战,人们并没有退缩。他们像勇敢的战士一样,毅然决然地迎接挑战,用智慧和勇气征服了这座艰险的山脉。

他们通过运用创新的施工方法和钻井工艺,结合先进的设备,为实现穿越天山的壮举付出了巨大的努力。这种创新技术和不懈的精神展示了他们对项目的坚定承诺和卓越的技术实力。

“三洞+四竖井”的施工法

为了完成这项伟大工程并缩短建设时间,工程团队创新的设计出一种被称为“三洞+四竖井”的施工方法。

为了保障施工过程中的安全,工程团队精心设计了四座竖井,实现了纵向通风系统,以确保空气流通。值得一提的是,其中的2号竖井深度达到了惊人的707米,这一纪录使它成为了目前全球最深的高速公路竖井。

另外,他们挖掘出左、右主洞和中导服务洞,左右主洞被设计成双向车道,中导服务洞将被用作应急和救援。

“天山号”、“胜利号”、“首创号”

然而,要突破天山所面临的挑战远不止目前所遇到的这些为了战胜这些技术难题,工程师们研发出了全球首款新型的压注式工法硬岩掘进机(TBM)。

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它们创新的融合采用了压注混凝土工法,并被赋予了“胜利号”和“天山号”的名字。关于这项技术的突破更是获得了20多项发明和实用新型专利。

这两台掘进机能够在复杂多变的地质环境中工作,直径达到了惊人的8.43米,重量超过2000吨。

“胜利号”每天最多可以掘进35米,每个月最多可以掘进528米,这创造了大直径TBM在极端环境下掘进的新纪录。

“天山号”成功克服了世界上一系列的技术难题,包括山体坍塌和大量的突泥涌水。即使在面临山体涌水量达到惊人的10000立方米时,它依然能够勇敢前行。

更值得一提的是,“天山号”成功穿越了被称为F6断层或博阿断裂带的最大断层,这一壮举解决了隧道开挖过程中的最大技术难题,为后续隧道挖掘和全线通车铺平了道路,创造了有利的条件。

为了克服高海拔、高深度,我们成功研制世界首例硬岩竖向掘进机—“首创号”,直径达到了11.4米,装机功率高达4500千瓦,整机高度更是达到了44米,重达1350吨。

为了确保挖掘过程中的精确度,为“首创号”配备了自主研发的垂直导向系统。该系统具备出色的精度控制能力,能够将竖向挖掘的误差控制在2毫米以内,从而确保挖掘的准确性和质量。可以说,它就像探照灯一样,指引着“首创号”前进的方向。

“首创号”不仅能够掘进岩石,还能排出渣土,并在掘进过程中进行支护。这种工艺方法的运用,确保了岩石不会受到传统钻爆法所带来的干扰,同时也推动了井内掘进作业的无人化进程。

在掘进作业中,产生的碎石会通过泥水循环系统被有效排出井外,这样的处理方式有效防止了排渣和扬尘对天山生态环境产生任何污染,从而保护了天山的自然美景和生态平衡。

如今,“首创号”已经获得了25项发明专利和实用新型专利,

它们的成功研制,是世界范围内的技术的突破,更是对我国工程团队智慧和勇气的肯定。

04 天山隧道的意义

天山一直是南北疆之间的一道天然屏障,它绵延1700多公里,平均宽度300公里。这座壮丽的山脉不仅有着雄伟的景色,还阻隔了南北疆的交通。

目前,最常用的方式是盘山翻越,但这一方式不仅耗时长达六七个小时,而且艰险异常。其中最具挑战性的路段被司机们称为“老虎口”。这个名字听起来就让人感受到其中的危险。

老虎口位于天山的最高点,海拔高达4280米,常年覆雪。由于地势险峻,道路狭窄,司机们必须小心翼翼地驶过,以免车辆滑坡或在雪地里陷入困境。

天山的交通难题,困扰着人们已久。

当这条高速公路建成后,南北疆之间的车程将由七八个小时缩短至三个小时。无论是民生改善还是经济发展,这条快车道将成为南北疆的动脉,让人们的生活更加便捷、安全、快速。

不仅通行更加便捷,也能实施推进国家西部大开发战略,完善区域和国家公路网络,打造丝绸之路经济带核心区,同时也是服务共建‘一带一路’倡议的体现。

另外,这条世界最长的公路隧道,将连接欧洲、北疆、甘肃以及东南地区,将从交通枢纽、能源、资源、生态等多个领域加强了欧洲和亚洲之间的联系,为中国的经济发展打开了新的篇章。

05 展望

距离2025年10月底的通车时刻越来越近,这个通车时刻将是一个历史性的时刻,不仅仅是中国基建史上的里程碑,更是一个国家的自豪。让我共同迎接这个时刻,见证这个伟大工程的诞生。