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在云南红河州(zhou)的崇山峻岭间,一条穿越(yue)地球“脉搏(bo)”的现代化高速公路(lu),成功穿越(yue)哀牢山地质禁(jin)区。 建(jian)水(个旧)至元阳高(gao)速公路(lu),这条长达124公里、桥隧比高(gao)达70%的(de)超级工程,不仅打通了天堑,更连(lian)接起建(jian)水、个旧、元阳三座(zuo)边远小城(cheng),为(wei)沿(yan)线各族群众铺就了一(yi)条致富路(lu)、幸福路(lu)。 支撑(cheng)这一(yi)建设奇迹的,是电(dian)建路桥公司(si)自(zi)主(zhu)研发(fa)的“超(chao)深断裂带区域长大隧道施(shi)工关键(jian)技(ji)术(shu)”。这项(xiang)关键(jian)技(ji)术(shu)开创(chuang)了(le)复(fu)杂(za)地质条件下隧道施(shi)工新纪元,荣(rong)获(huo)中国电(dian)建科(ke)学技(ji)术(shu)奖(jiang)(jiang)一(yi)等奖(jiang)(jiang)。 破题:直面地球“手术刀”下的建设禁区 建(个)元高速公(gong)路如同一条蜿蜒的(de)巨(ju)龙(long),穿(chuan)梭在滇南群山之间。124.53公(gong)里的(de)线(xian)路,不仅要跨越深谷,更要直面地球(qiu)深处的(de)“脉动”。 公(gong)路穿越(yue)哀(ai)牢山(shan),地(di)处云(yun)贵高(gao)(gao)原、横断山(shan)和青藏(zang)高(gao)(gao)原南缘三大地(di)理区域的(de)接合部,位于青藏(zang)高(gao)(gao)原东(dong)南缘地(di)震(zhen)带,地(di)质构造之复杂堪称“地(di)质博(bo)物馆”。 “就像(xiang)在(zai)千层酥(su)里(li)打(da)洞,稍(shao)有(you)不慎(shen)就会引(yin)发连锁反(fan)应。”项目总工(gong)程师(shi)这(zhei)(zhei)样形容施工(gong)难度。多级次断(duan)裂(lie)带在(zai)这(zhei)(zhei)里(li)交错纵横,将岩体切(qie)割(ge)得支离(li)破(po)碎。 更(geng)棘手的是,隧道(dao)还(hai)要穿越极高地热(re)区,掌子面温度(du)一度(du)接近90℃,降温后作业也如在“蒸笼”里(li)一样。 在(zai)他白依(yi)隧道施工中,建设者遭遇了典型的“类岩堆体”。这种由构(gou)造(zao)运动(dong)形(xing)成(cheng)的特殊地质体,既(ji)不像岩石般坚固,又(you)不同于普通土(tu)体,其力学特性难(nan)以把握。初期施工中,支护结构(gou)屡屡出现变(bian)形(xing)超标,进度(du)一度(du)停滞(zhi)。 面对(dui)困境,电(dian)建路桥公司(si)联合多家科(ke)研院所,开启了(le)长(zhang)达十年的(de)科(ke)技攻关(guan)。他们深知,要征服这(zhei)片地(di)质禁区,必(bi)须首先(xian)读(du)懂大地(di)的(de)“语言”。 攻坚:四大创新突破世界级难题 创新之一:解码“类岩(yan)堆体”,为破碎(sui)岩(yan)体建立身份(fen)档(dang)案 项目团队(dui)创造性地(di)提出(chu)“类(lei)(lei)岩堆体(ti)”这一全新概(gai)念,建立了(le)系统的围岩分类(lei)(lei)方(fang)法。通(tong)过大量的现场试验和数(shu)值模拟,首次揭示了(le)这类(lei)(lei)特殊地(di)质体(ti)的形成(cheng)机理和力学行为特性。 在(zai)五(wu)老峰隧(sui)道(dao)施工(gong)中(zhong),这项(xiang)技术发挥了(le)(le)关键(jian)作(zuo)用。通(tong)过精确(que)识别类岩堆体的类型和特(te)性,建设(she)者能够“量身定(ding)制(zhi)”支护方案,不仅(jin)确(que)保了(le)(le)施工(gong)安全,还(hai)将月进(jin)尺提(ti)高(gao)了(le)(le)30%。更重要(yao)的是,这项(xiang)技术为类似(si)地质条件下的隧(sui)道(dao)建设(she)提(ti)供了(le)(le)理论支撑和实(shi)践范本(ben)。 创新之二:驯服(fu)“变(bian)形巨(ju)人”,NPR技术(shu)实现刚性柔性平衡(heng) 在多级构造软岩(yan)段,传统的(de)支(zhi)护(hu)方式(shi)往往难以(yi)遏制围(wei)岩(yan)的(de)持(chi)续变(bian)形。项目团队基于开挖应力补(bu)偿理论,研发了双梯度注(zhu)浆突(tu)涌(yong)水治理技术(shu),创新性地将NPR(负泊松比)材料(liao)引入支(zhi)护(hu)体(ti)系。 “这就好比给隧(sui)道穿上一件既(ji)能(neng)伸缩又(you)能(neng)承重的智能(neng)铠甲。”技术(shu)负责(ze)人(ren)解(jie)释道。NPR锚索与双层立体桁架的组合,实(shi)现了柔性调控与刚(gang)性支撑的完美结(jie)合。 新技术先后在(zai)建个元高速(su)公路(lu)他白(bai)依隧道(dao)、澜(lan)沧江古水水电站江边排水洞、争岗滑坡体排水洞等推广应用,成功将围岩变形控制(zhi)在(zai)300毫米以内,创造了穿多级断层破(po)碎带隧道(dao)“零(ling)换拱、零(ling)侵限(xian)、零(ling)突(tu)涌”的(de)纪录。 创新(xin)之三:智(zhi)取(qu)“地(di)心热浪”,构建热害防控体系 尼格隧道施(shi)工中(zhong),建设(she)者遭遇了(le)极(ji)高(gao)地热(re)挑(tiao)战(zhan)。面对近90℃的岩温(wen),常(chang)规(gui)的降温(wen)措施(shi)收效甚微。项目团队建立了(le)国(guo)内(nei)首个公路隧道施(shi)工热(re)害分级标准(zhun),开发出智能通风调控(kong)系统。 “我们就像在给隧道(dao)安装(zhuang)'空(kong)调(diao)(diao)系统'。”通风专(zhuan)家介绍说。通过(guo)实时监测(ce)热源(yuan)分布,系统能(neng)够自动调(diao)(diao)整通风参(can)数(shu),确保作业环(huan)境始(shi)终处(chu)于可控状态。同时,研发(fa)的(de)(de)耐高温爆破技术,解决了(le)高地(di)温环(huan)境下爆破作业的(de)(de)安全(quan)难题。这些创新使隧道(dao)施工(gong)耗电量降低(di)了(le)33%,实现了(le)节(jie)能(neng)与安全(quan)的(de)(de)双(shuang)赢。 创新之四:打造“数字孪生”,实(shi)现隧道建设(she)透明(ming)化 为(wei)提高施(shi)工(gong)效率,项目技术(shu)团队(dui)构(gou)建了隧道三维地(di)质(zhi)动态仿真(zhen)模型,开发出施(shi)工(gong)管控与可视化(hua)自动监(jian)测预警平台。这个“数字孪生(sheng)”系统能够实时反映隧道结构(gou)的物理力学性态,实现施(shi)工(gong)全过程的可视化(hua)管控。 “现在,我(wo)们可以提(ti)前预演施(shi)工(gong)过(guo)程(cheng)中可能遇到的各(ge)种(zhong)情况。”项目总工(gong)程(cheng)师(shi)表示。该系统通过(guo)海量数(shu)据的智(zhi)能分析,建立了监控(kong)预警指标体系,将传统的事后处(chu)理转变为事前预防,大幅提(ti)升了施(shi)工(gong)安全水(shui)平。 成效:科技引领铸就工程丰碑 创(chuang)新成(cheng)果(guo)获得(de)业界高(gao)度认(ren)可。依(yi)托建(jian)(个)元高(gao)速(su)公路隧道施(shi)工关键技(ji)术,项目已获得(de)发明专(zhuan)(zhuan)利6项、实用新型专(zhuan)(zhuan)利4项、软件(jian)著作权5项,出版专(zhuan)(zhuan)著4部,发表(biao)高(gao)水(shui)平论文(wen)20篇,编制技(ji)术标准(zhun)1部。在中国(guo)电建(jian)2025年(nian)科学技(ji)术奖成(cheng)果(guo)鉴定会上,专(zhuan)(zhuan)家组一致认(ren)为项目研究(jiu)成(cheng)果(guo)“总体(ti)达到国(guo)际领先(xian)水(shui)平”。 经(jing)济(ji)效益显著。技术创新带(dai)来的直接经(jing)济(ji)效益达5亿元(yuan)。通过优化支护设计,避免了材料浪(lang)费;通过改进施工工艺,提高了工作(zuo)效率(lv);通过智能调控(kong)系统,降低了能源消耗。在阿白寺(si)隧道施工中,新技术的应用使工期缩短了4个月,节约成(cheng)本(ben)近8000万元(yuan)。 社会效益深(shen)远。更重要的(de)(de)是(shi),这项技(ji)术为类似地质条件下的(de)(de)基(ji)础设施(shi)建(jian)设提供了完整解决方案(an)。在云南澜(lan)沧(cang)江上(shang)游的(de)(de)古水(shui)水(shui)电站争岗滑(hua)坡体排水(shui)洞等工程中(zhong),该技(ji)术体系成功规避了重大施(shi)工风险,保障了工程建(jian)设者和周边群众(zhong)的(de)(de)生命财产安全。 如今,当车辆(liang)飞(fei)驰(chi)在建个(ge)元高速公路上,乘客们或许(xu)不会(hui)知道(dao),脚下(xia)的(de)隧道(dao)曾(ceng)是世(shi)界(jie)级的(de)工程难(nan)题。但正是这些隐藏在山体中的(de)创新与突破,见(jian)证了(le)中国电建挑战自然、造福人民的(de)智慧与勇气。 从(cong)巍巍太(tai)行到滇南群山,电(dian)建(jian)(jian)路桥公司的(de)建(jian)(jian)设者们(men)用科技创新书写(xie)着中国(guo)(guo)隧道建(jian)(jian)设的(de)新篇章。在这条穿越地(di)球脉(mai)动的(de)道路上,每(mei)一个创新突(tu)破都(dou)是建(jian)(jian)设者用智慧和汗水铸就的(de)丰碑,见证(zheng)着中国(guo)(guo)从(cong)“基(ji)建(jian)(jian)大(da)国(guo)(guo)”迈向(xiang)“基(ji)建(jian)(jian)强(qiang)国(guo)(guo)”的(de)坚定步(bu)伐(fa)。 |
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