“艱辛鏖戰8年，渭（源）武（都）高速木寨嶺特長隧道的最終貫通，宣告‘米級’軟岩大變形這一世界難題最終攻克。”9月17日，“科創中國 智惠蘭州”國家蘭（州）海（口）高速公路卡脖子工程木寨嶺隧道論壇在甘肅永靖舉行。中國科學院院士、中國岩石力學與工程學會黨委書記、理事長何滿潮&&，該隧道的貫通，標誌着我國在攻克世界級工程難題方面取得新的重大突破，是我國科技創新建設的重大成果。
科技日報記者了解到，木寨嶺特長隧道隧址區處於多個地質構造板塊交界地帶，是著名的南北地震帶及青藏高原東北緣的重要組成部分，地質構造複雜、斷裂活動強烈，被業內譽為隧道建設史上罕見的世界性難題。
“攔路虎”攔路
一直堅守在木寨嶺特長隧道施工現場一線的高澤璽出發時對妻子説：“預計三四年時間就能回蘭州陪你”。讓他沒想到的是，工程建設遇上了“攔路虎”。而打掉這只“攔路虎”，用了8年時間。
高澤璽所説的“攔路虎”，就是木寨嶺特長隧道特級高地應力軟岩導致的隧道大變形給施工造成的各項困難——最大埋深629.1米，隧址區處於多個地質構造板塊交界地帶，橫貫6處褶皺與12條大斷層破碎帶，在國內外公路隧道建設中實為罕見，屬極高應力區，極易發生大變形。
隧道建設“不怕硬、就怕軟”。木寨嶺特長隧道建設遇到的恰恰是極其軟弱的炭質板岩，遇水便成為泥。
“自進場建設以來，木寨嶺特長隧道軟岩大變形破壞情況十分嚴重，擠壓變形速率快、變形歷時長、變形量大，局部最大水平變形量超過3000毫米，刷新了國內紀錄。”木寨嶺特長隧道一線管理人員李斌回憶。
“其大變形量級突破了國內外隧道和地下工程界所遵循的所有理論和實踐認知水平，勘察、設計、施工無可供借鑒的成熟經驗，被稱為隧道工程界的禁區。”對於木寨嶺特長隧道在建設中遇到的軟岩大變形現象，中國科學院院士、中國岩石力學與工程學會理事長何滿潮這樣定性。
新技術“破局”
如何破局？創新是關鍵。
2017年9月，甘肅長達路業有限責任公司組織邀請包括中國科學院院士孫鈞、何滿潮以及中國工程院院士鄭穎人等在內的岩土力學和隧道界頂尖專家，召開支護技術專家諮詢會，對渭武高速木寨嶺特長隧道進行會診，聚力攻關。2018年9月，孫鈞、何滿潮領銜的院士工作站正式成立，渭武高速木寨嶺特長隧道技術攻關進入加速階段。
經過反復驗證和改進，最終形成了新型軟岩隧道大變形治理技術理論與方法，成功以網狀錨索系統提高了岩體的穩定性，一舉扭轉了建設工程進度緩慢的局面。經過不斷試驗、總結、優化工藝方法，2019年開始，渭武高速木寨嶺特長隧道建設步入快車道……
“經過建設者們的不懈努力，木寨嶺隧道於2023年7月6日全線貫通。此次貫通，宣告‘米級’軟岩大變形這一世界難題被攻克。其諸多科研創新成果開創了中國公路隧道軟岩大變形治理先河，多項研究成果在全國10多個隧道項目中推廣應用。”木寨嶺特長隧道一線管理人員莫鎮寧告訴記者。
莫鎮寧説，在沒有類似公路隧道成功施工經驗的借鑒下，施工單位不斷進行工藝、設備的微創新、微改造，並積極引進科研、實現科研成果的有效轉化，現已探索出一條適合木寨嶺隧道軟岩大變形的施工技術。
工程採用了三台階法施工、對地下水發育地段預埋泄水管、採用早強快硬水泥漿液注漿、推廣應用NPR錨索支護體系、採用氣動錨索鑽機、採用輕型玻璃鋼液壓單體支柱進行臨時支護、採用懸臂掘進機開挖、隧道三維激光斷面掃描技術應用、二襯&車可視端頭模板等技術方法和手段。
“木寨嶺隧道穿越最高海拔3252米的漳河與洮河流域的分水嶺，採用分離式雙向四車道設計，隧道建築限界凈寬10.25米，設計速度80千米每小時，線路走向與G212國道線走向基本一致。”李斌説，通車後，只需不到12分鐘就可以通過原來需要1個小時的木寨嶺，大大提高行車效率。（科技日報記者 頡滿斌）
（受訪者供圖）
