廣袤富饒的中國(guó)新疆被綿延的天山山脈分為北疆和南疆。來自祖國(guó)各地大量的商品物資和新疆輸往其他省份的豐富資源，唯有沿著天山山脈依山而行才能實(shí)現(xiàn)物流互通。而南疆人民與北疆人民雖然在地理距離上“近在咫尺”，但實(shí)際的路途卻十分曲折——從天山北麓的新疆首府烏魯木齊到天山南麓的南疆交通樞紐庫(kù)爾勒市，地圖上的直線距離僅250多公里，但實(shí)際行駛路程卻達(dá)470余公里。然而，這一困境正在被天山深處的一座名為“天山勝利隧道”的超級(jí)工程所改變。近日，來自中國(guó)工程院的13位院士專程前往這座目前世界上在建最長(zhǎng)的高速公路隧道一探究竟。

服務(wù)隧道施工現(xiàn)場(chǎng)

貫通南北疆的“超級(jí)工程”

定位為亞歐交通樞紐中心以及絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶核心區(qū)交通樞紐中心的新疆，目前已規(guī)劃出“六橫六縱”公路網(wǎng)的暢通交通工程，其中G0711線烏魯木齊至尉犁的“烏尉高速公路”既是新疆“六橫六縱”中第三縱——即“阿勒泰-烏魯木齊-庫(kù)爾勒-若羌”的重要組成部分，也是國(guó)家公路網(wǎng)規(guī)劃的重要組成部分。打通南北疆天然屏障的天山勝利隧道則成為這條高速公路的“咽喉”。

談及開通這條隧道的戰(zhàn)略意義，承擔(dān)這一超級(jí)工程建設(shè)任務(wù)的中交新疆交通投資發(fā)展有限公司總經(jīng)理崔景川在接受《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者采訪時(shí)表示，天山勝利隧道全長(zhǎng)22.13公里，這一長(zhǎng)度也讓它成為截至目前全世界最長(zhǎng)的高速公路隧道，但創(chuàng)造世界之最并不是啟動(dòng)這項(xiàng)工程的初衷。從國(guó)家路網(wǎng)建設(shè)全局以及新疆發(fā)展大局出發(fā)，天山勝利隧道作為連接天山南北重要的資源通道，肩負(fù)著維護(hù)國(guó)家安全、促進(jìn)新疆經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源開發(fā)和旅游開發(fā)的重任。“一旦項(xiàng)目建成，對(duì)于推動(dòng)新疆絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶核心區(qū)建設(shè)、促進(jìn)南疆經(jīng)濟(jì)發(fā)展和區(qū)域資源開發(fā)、實(shí)現(xiàn)新疆社會(huì)穩(wěn)定和長(zhǎng)治久安總目標(biāo)都具有重大意義。”

《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者在施工現(xiàn)場(chǎng)了解到，天山勝利隧道在設(shè)計(jì)上創(chuàng)新性地采用“三隧道+四豎井”的方案。左右兩個(gè)為開挖直徑達(dá)14米的主隧道，每個(gè)隧道設(shè)計(jì)有兩車道。中間的一條服務(wù)隧道直徑達(dá)8.4米，未來將用作應(yīng)急和救援通道，有效杜絕隧道內(nèi)因事故等原因出現(xiàn)車輛擁堵的情況。

而考慮到隧道地形、地質(zhì)特點(diǎn)，運(yùn)營(yíng)防災(zāi)救援、施工工期、施工風(fēng)險(xiǎn)等因素，兩個(gè)主隧道在建設(shè)過程中采用傳統(tǒng)的鉆爆法，中間的服務(wù)隧道則采用兩臺(tái)國(guó)之重器——“天山”號(hào)和“勝利”號(hào)TBM硬巖掘進(jìn)機(jī)，利用TBM快速掘進(jìn)的優(yōu)勢(shì)，南北兩個(gè)方向同時(shí)作業(yè)，有效節(jié)約施工工期。

據(jù)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者了解，天山勝利隧道施工工期為6年，預(yù)計(jì)2025年建成通車。隧道的設(shè)計(jì)行車時(shí)速達(dá)100公里，一旦開通將使烏魯木齊市到庫(kù)爾勒市的駕車時(shí)長(zhǎng)從6小時(shí)左右縮短到3小時(shí)左右。屆時(shí)這條高速通道將極大地有利于南北疆之間物資的快速運(yùn)輸，方便南北疆人民之間的互聯(lián)互通。

在“地質(zhì)博物館”展現(xiàn)科技魅力

在素有“地質(zhì)博物館”之稱的新疆天山山脈開通超長(zhǎng)隧道，工程難度可想而知。中交新疆交通投資發(fā)展有限公司總工程師苗寶棟在接受《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者采訪時(shí)介紹稱，整個(gè)天山勝利隧道工程，總共要穿越16條發(fā)育程度不一的斷裂破碎帶，其中就包括區(qū)域性潛在地震活動(dòng)的大斷裂帶——博羅科努-阿其克庫(kù)都克斷裂帶。“該斷裂帶是一條長(zhǎng)期活動(dòng)，以不同深度、不同變形行為和不同運(yùn)動(dòng)方向?yàn)樘卣鞯膹?fù)合區(qū)域深大斷裂，總長(zhǎng)460米，其中核心段長(zhǎng)100米。該斷裂帶地質(zhì)條件極其脆弱，含有花崗閃長(zhǎng)巖、碳質(zhì)板巖、石英片巖及大理巖等復(fù)雜巖層”。

復(fù)雜的地質(zhì)、破碎的圍巖，這都給項(xiàng)目施工制造巨大困難。隧道在施工過程中需要克服巖爆、涌水突泥、軟巖大變形、坍塌等地質(zhì)原因引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。特別是在天山勝利隧道工程中，施工方中國(guó)交建還創(chuàng)新性地首度在高海拔地區(qū)、超長(zhǎng)隧道工程中使用了TBM掘進(jìn)機(jī)技術(shù)。一位項(xiàng)目技術(shù)人員向《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者形象地介紹稱，TBM掘進(jìn)機(jī)不怕“來硬的”，也不怕“來軟的”，就怕天山山脈這種“時(shí)硬時(shí)軟”地質(zhì)。這套造價(jià)高昂的設(shè)備在打通天山的過程中時(shí)刻會(huì)面臨著卡機(jī)、坍塌、涌水突泥等安全風(fēng)險(xiǎn)。稍有不慎就會(huì)造成無法挽回的損失和不可估量的后果。

據(jù)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者了解，為了“征服”這段天然屏障, 中交二公院設(shè)計(jì)人員在戰(zhàn)勝海拔高以及常規(guī)勘測(cè)技術(shù)手段有限等勘測(cè)難點(diǎn)之后，最終形成三種施工方案，一種是利用TBM掘進(jìn)機(jī)直接掘進(jìn)，這種方式節(jié)省時(shí)間、成本，但施工風(fēng)險(xiǎn)最大;另兩種則需要向斷裂帶注入混凝土，待斷裂帶中破碎的巖石凝固在一起后再掘進(jìn)、開挖。后兩種方案最為穩(wěn)妥，但投入大、耗時(shí)基本都在300天以上。“為了讓南北疆群眾早日用上這條快速通道，所以我們選擇了最困難、但最為節(jié)省時(shí)間的第一種方案。”中交二公院天山勝利隧道設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人彭文波告訴《環(huán)球時(shí)報(bào)》。

在項(xiàng)目施工過程中，隧道單洞日涌水量達(dá)3.3萬立方米，為防止施工對(duì)烏魯木齊河水造成污染，工程項(xiàng)目部在隧道內(nèi)采用“清污分流、洞內(nèi)裂隙水收集再利用”技術(shù)，減少隧道污水總量。此外在工區(qū)現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)兩座日處理量分別為5000、2500立方米的智能污水處理廠，對(duì)施工廢水集中處理。經(jīng)過凈化處理的施工廢水，水質(zhì)已達(dá)國(guó)家地表Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)。

工程院院士：引領(lǐng)全國(guó)的示范工程

正是看到天山勝利隧道在工程前沿科技、工程專項(xiàng)攻關(guān)、科技成果轉(zhuǎn)化等方面具有輻射全國(guó)的示范效應(yīng)，8月初，13位中國(guó)工程院院士專程前往天山勝利隧道調(diào)研，試圖在這項(xiàng)工程中找到解開其他工程難題的“密碼”。

參與調(diào)研的中國(guó)工程院土木、水利與建筑工程學(xué)部主任聶建國(guó)院士表示，天山勝利隧道工程能為我國(guó)多條規(guī)劃中的超長(zhǎng)隧道建設(shè)積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)。“希望承建隧道的中交集團(tuán)能夠針對(duì)基建領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)問題，發(fā)揮專業(yè)特長(zhǎng)和集體智慧，全力推動(dòng)基建產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，提升中國(guó)建造的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。”

另一位參與調(diào)研的中國(guó)工程院院士、中國(guó)著名的建井工程專家陳湘生在了解完項(xiàng)目總體情況后，對(duì)天山勝利隧道所采用的超深大直徑豎井創(chuàng)新設(shè)計(jì)給予高度評(píng)價(jià)。陳湘生表示，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，對(duì)于大直徑、大深度豎井的需求也越來越多，無論是礦山豎井還是水利工程豎井，都朝著大直徑大深度方向發(fā)展，這就對(duì)“一鉆成井”的設(shè)備提出強(qiáng)烈需求，而天山勝利隧道工程中超大直徑豎井的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)無疑具有重大借鑒意義。

而據(jù)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者了解，天山勝利隧道工程是我國(guó)首次在高寒高海拔環(huán)境下運(yùn)用深大豎井豎向掘進(jìn)機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的爆破開挖。工程創(chuàng)新性提出撐靴式豎向掘進(jìn)機(jī)施工技術(shù)，大幅減少井下作業(yè)人員，改善了安全生產(chǎn)條件，實(shí)現(xiàn)了豎井智能化施工。

著名結(jié)構(gòu)工程專家、中國(guó)工程院院士周緒紅表示，天山勝利隧道的建設(shè)規(guī)模和難度之大，在全中國(guó)乃至全世界都是前所未有的，項(xiàng)目施工過程中面臨著諸多挑戰(zhàn)，但既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇，天山勝利隧道在工程裝備、項(xiàng)目管理方面都取得突破，在生態(tài)環(huán)保、信息化、智能化集成方面則起到示范引領(lǐng)作用。

“特別是工程設(shè)備國(guó)產(chǎn)化和軟件自主化方面，解決了很多‘卡脖子’的問題，這著實(shí)令人感到高興。”周緒紅稱。