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巍巍秦岭,横亘陕西中部,山大峰险,阻碍交通。进入新世纪,陕西通往四川等西南地区省市的筑路步伐不断加快,共建有五条高速公路,分别是沪陕、福银、包茂、京昆、银昆等高速公路陕西过境段。随着宝鸡至坪坎高速公路项目(简称宝坪项目)提前一年建成,银昆高速公路陕西段将全线通车,又一绿色通衢连通关天、成渝两大经济区,宝鸡至汉中的车程由5小时缩短至2小时。
自古皆传蜀道难,如今轻车履平川。经过五年攻坚,陕西交通建设者再一次刷新我国公路隧道建设纪录:秦岭天台山特长隧道横穿秦岭主脊,长约15.6公里,为双向6车道分离式隧道,总投资35亿元,建筑限界14米,净高5米,开挖总出碴量517万立方米,施工过程中钢材用量5.6万吨,混凝土用量126万立方米,工程量和建设规模居世界公路隧道第一。
智解世界级难题
宝鸡至坪坎高速公路是国家高速公路网银川至昆明高速公路(G85)的重要组成路段,也是陕西省“2367”高速公路网规划定汉线宝鸡至汉中高速公路的重要组成部分,由陕西省交通控股集团负责建设,被交通运输部评选为“品质工程示范项目”“安全绿色科技示范工程”。
作为银昆高速公路陕西段最后一段,宝坪高速公路是陕西省目前在建高速公路中规模最大、建设标准最高、施工难度最大的项目。主线全长73.238公里,全线为双向6车道高速公路,桥隧比72%,概算投资129亿元。项目控制性工程秦岭天台山超长隧道群总长32公里,桥隧比高达98.1%。难中之难的,当属秦岭天台山特长隧道2号竖井,设计排风井、送风井各一座,井深分别为560.81米和554.68米。双洞建设规模超越已经投入运营的秦岭终南山公路隧道2号竖井,目前居世界第一。
世界级工程,也是世界级难题。从宝坪项目立项到施工,陕西省交通运输厅高度关注并大力支持,相关领导多次深入施工现场,帮助解决用地、技术等难题,多次督导安全、环保等工作措施做细做实。
让业内人士瞩目的2号竖井建设过程中相继克服了用电、爆破、出碴等施工难题,并创新采用提升机绞车直角布设,减少了对周围山体的开挖破坏。建立了大直径深竖井围岩爆破块度识别方法和人工智能爆破参数优化方法,形成了以两阶掏槽浅孔松动光面爆破的深孔爆破技术,配合研发的大直径公路隧道竖井机械化施工设备选型和合理配置技术,形成了大直径深竖井快速掘进关键施工技术,解决了隧道大直径深竖井施工技术难题,丰富了我国公路隧道大直径深竖井施工经验。
而在1号斜井,纵坡坡度、斜井长度、承担主洞任务量均为目前行业内之最。这使隧道出碴、材料等只能采用有轨运输,难度大、风险高。为加快秦岭天台山特长隧道施工,宝坪管理处以进口导洞、斜井、出口反向掘进等方式分四段、八个掌子面同步掘进。中交二公局宝坪11标负责第二区段,路段全长约868.7米,其中1号斜井左线纵坡40.2%,全长约963米,主洞掘进施工3185米。11标借鉴矿山施工经验,左右斜井中建起三套有轨运输系统,从洞口直连隧道洞底,从根本上解决了施工过程中的人机料运输难题。
11标项目经理杨磐石说:“运行过程中我们不断总结经验,对有轨运输系统进行改进,通过优化绞车系统八大安全保护措施,引进北斗定位技术和视频实时监控等,参照航母载舰机降落时的阻拦索原理,在矿车端头增加防溜‘三抓钩’,安装清轨器、驻车阻车器以及拦截装置等安全‘黑科技’,即使钢丝绳断裂,仅需10秒抓钩就可以勾住阻拦索,防止矿车继续下溜,有效保证轨道安全运行22万公里。”
自项目开工建设以来,宝坪管理处多次邀请相关院士、国内知名专家,联合国内15家高校、科研院所,集中53家施工单位,围绕“运营安全、绿色节能、新型支护体系、机械化施工、生态环保”等五方面展开科技攻关,优化施工工艺工法,提升施工科技含量,通过秦岭天台山特长隧道建设为陕西省乃至全国其他隧道工程施工提供先进经验。
创新引领 品质坦途
桥梁施工采用波形钢腹板预应力技术;路面施工实现了3个全省第一:第一次采用单机全幅摊铺,第一次采用3D智能控制系统,第一次启用沥青原材三大指标检测数据实时上传系统,实现了施工管控的数字化、标准化和智能化……“四新”技术的推广应用,以及施工单位和一线班组开展的工艺、工法等“微创新”为宝坪项目打造品质工程奠定了良好基础。
3号斜井埋深达973米,存在高岩爆风。施工人员经过科学论证、优化组合,采用三臂凿岩台车、“聚能爆破+水压爆破”、湿喷机械手、“自行式液压栈桥+仰拱整体式模板”等新技术,组成了超前预报作业线、开挖作业线、装运作业线、支护作业线、衬砌作业线、水沟电缆槽作业线以及洞碴装运作业线等6条机械化施工作业线,实现隧道施工的集成化、模式化和智能化,形成了一批先进适用、具有显著推广价值的技术标准和工艺、工法。
“和传统的人工打眼相比,三臂凿岩台车快速打眼施工具有单循环进尺快、安全性能高、开挖成型好、作业条件好等优点,我们还改进并优化打眼施工技术,每循环炮眼数量从213个减少到196个,大幅降低了开挖成本。”宝坪管理处处长赵超志介绍。管理处以标准化管理为主线,积极推广“四新”技术,推行机械化配套施工,逐步实现“机械化换人、自动化减人”和信息化管理,全面提升了项目安全管理效能和工程建设品质。三臂凿岩台车快速打眼技术在陕西省高速公路建设中首次推广应用,聚能爆破+水压爆破综合技术,较传统爆破成本降低约三分之一,该项工法获评陕西省省级工法和2019年交通运输部公路水运全国行业创新优秀成果奖。湿喷机械手是宝坪项目力推的隧道施工设备之一,自行式液压栈桥+仰拱整体式模板综合技术实现了隧道仰拱全幅施作和仰拱边墙范围曲面一次成型,电缆沟槽整体台车模板应用实现了隧道两侧电缆沟槽的同步施工和隧道各工序的流水化作业。有轨运输系统工艺改良及创新,极大地提高了施工运输效率,有效降低了安全风险。
据了解,全线推广应用的13项“四新”技术中,有7项属陕西省高速公路建设中首次应用;探索应用的14项工艺、工法、设备、管理等“微创新”成果,9项入选《陕西省交通建设品质工程优秀技术成果汇编》。2017年9月,陕西省交通重点建设项目品质工程创建暨平安工地建设现场会在宝坪项目成功召开,宝坪项目管理经验在全省范围推广。
知险避险 “隧隧”平安
“我们的心时刻都在这32公里隧道群上。”赵超志告诉记者,“尤其秦岭天台山特长隧道,穿越19条断层,岩爆、突涌水等地质灾害频出;3处地下风机房断面大、风道与主洞斜井交叉多,工序复杂,围岩应力及施工荷载集中。”再加上隧道爆破、高墩大跨桥梁、大坡度斜井运输、山区洪水和地质灾害、林区防火等诸多安全风险给项目管控带来严峻挑战。建设以来,管理处牢固树立安全红线意识,紧抓安全责任落实,保专项经费,查安全隐患,重科技兴安,实现了施工建设全周期安全可控。
针对2号竖井施工作业面狭窄、大型矿山设备密集、建设工序复杂、垂直运输通道起吊频繁,安全生产管理难度极大的现状,项目部先后制定安全管理制度12项,一系列自检体系、检测体系、管理体系、教育体系有力保障了竖井安全施工。记者了解到,吊桶是2号竖井施工的重要工具之一,吊运碴石、员工进出竖井都靠它。乘坐吊桶不但要配戴安全帽、系安全绳,吊桶顶部还有防护“盾牌”。绞车由粗壮的钢绳牵引,即使提升系统出现故障,还有多个紧急制动系统可以同时发挥作用,有效避免事故发生。竖井实行全封闭式施工,井内施工有两层吊盘和封口盘护卫,设备安全到位。
新技术新机械的加持也为施工系牢了安全带。通过推广应用湿喷机械手、三臂凿岩台车、设立VR安全体验馆,推行信息化管理、二维码质量溯源、隧道门禁定位、驻地临建选址地质灾害风险评估等方式,逐步实现“机械化换人、自动化减人”和信息化管理,通过配备通勤班车,安装指纹、人脸识别系统,将北斗定位终端、电信信号、视频监控引入洞内,实现隧道施工人员进出自动考勤与定位识别,随时掌控施工动态。同时,项目优化施工设计,保障运营安全。推行“长隧短管”理念,在秦岭天台山特长隧道内优化设置回转车道,提高了隧道内应急救援和交通疏散能力。在秦岭天台山隧道洞口通过桥梁加宽与导洞疏散通道组合,形成上下环形救援通道,有效提升了隧道群防灾救援能力。在隧道群部分桥隧连接处设置防雪棚和增加LED透雾引导标识,提升了恶劣天气应急管理水平和雨雪季节道路通行安全。
陈仓何须再暗度,通衢又过大散关。
宝坪高速公路给沿线地区带来了发展和腾飞的希望。2020年年底,秦岭深处的凤县才通上高速公路,如今,宝坪高速公路让这只“金凤凰”多了又一双腾飞的翅膀。
“宝鸡到岩湾段通车后,走高速公路从镇上到太白、凤县和宝鸡市都将缩短至半小时。”凤县河口镇党委书记杨科说,高速公路通车后镇上将大力发展旅游业, 将各村打造成旅游观光村。目前镇上已经启动了一些民宿项目,通过发展观光农业,一头连着农户,一头连着旅游,交通的便利将这里变为宝鸡和汉中之间的旅游康养中转站,未来发展可期。(中国交通报)