攻克多项技术难点 匠心铸就品质工程

　　——记中交二公局第四工程有限公司西藏S5线拉萨至泽当快速路隧道工程项目

　　项目简介

　　由中交二公局第四工程有限公司承建的西藏S5线拉萨至泽当快速路工程圭嘎拉隧道主线全程12.8km，设2座分离式斜井，平均海拔超过4200m。西藏S5线为西藏自治区“十三五”时期国民经济和社会发展规划纲要中的重点项目，承担着强化自治区路网支撑的任务。建设S5 线快速通道是推进拉萨山南一体化、打造西藏经济核心区的重要举措，是建设藏中 1 小时经济区、全区 3小时经济圈和 3 小时综合交通圈的重要环节。

　　圭嘠拉隧道为设计 80km/h 一级分离式双洞四车道公路隧道，两洞相距 11～30m，隧道最大埋深约 1152m。隧道路面设计高程为 4248m(进口)～4117m(出口),其中洞内路面设计最大高程 4270.966m。隧道左洞全长 12790m，右洞全12782m。本隧道设计 2 座分离式双洞通风斜井， 1#斜井全长 2440m，坡度为 12%。2#斜井全长 1800m，坡度为 11.5%。

　　生产创新

　　1.机械化应用

　　圭嘎拉隧道在施工过程中面临着高寒、高海拔、缺氧等恶劣的自然条件，同时还面临着浅埋、偏压、瓦斯、涌水、岩爆等恶劣的地质条件，为了克服这些困难，二公局人积极发扬“海拔高境界更高、缺氧不缺精神”的作风，按照“机械化换人，智能化减人”和“多使用电力，少使用内燃机”的原则，引进新型作业设备，降低工人作业强度，降低原材消耗，改善作业环境，实现了隧道开挖掘进的无缝衔接。

　　引进三臂凿岩台车、湿喷机械手、铣挖机、电动装载机、电动挖掘机、锚杆台车、自行式液压栈桥、智能浇筑衬砌台车、除尘台车等先进设备，以三臂凿岩台车代替人工打眼，降低工人作业强度，以湿喷机械手进行喷射混凝土作业，严控喷射混凝土质量，以铣挖机进行超欠挖控制，减少喷射混凝土超耗，以电动装载机进行出渣作业，减少尾气排放，改善洞内作业环境。

　　2.先进工艺推广

　　（1）爆破

　　为了更好的控制隧道的超欠挖，减低喷射混凝土消耗，充分发挥炸材的有效能量，项目采用了光面爆破技术、聚能管爆破技术、水袋堵塞炮孔技术，既降低了原材的消耗，减少了打眼数量，又使隧道超欠挖得到了有效控制。

　　（2）通风

　　利用“巷道式”通风与喷淋降尘、除尘台车相结合的方式，保障洞内人员氧气需求、缩短爆破后的通风时间，为下步工序的尽早施作提供了便利条件。

　　（3）Ⅳ级围岩全断面法开挖

　　为了真正发挥“新奥法”设计理念，充分实现机械化作业，项目部通过现场监测、专家论证、超前加固等手段，将设计指导的Ⅳ级围岩开挖采用台阶法改为全断面法，提高了机械化应用水平，减少了作业人员数量，加快了施工进度。

　　3.新材料应用

　　（1）波纹钢腹板

　　为了解决钢筋混凝土中隔板施工难度大，安全风险高，施工效率低下问题，项目创新设计材料和施工方法采用装配式波纹钢板替代薄壁钢筋混凝土板用于斜井中隔墙施工。

　　（2）高分子复合材料新材料

　　为了解决目前隧道水沟电缆沟盖板自重大，安装效率低，容易缺棱掉角，质量不容易控制等问题，项目使用高分子复合材料替代传统的钢筋混凝土材料，实现了工厂化，机械化，标准化生产，具有成本低、重量轻、运输便捷、易装配、防打滑、强度高、韧性好等优势。

　　4.信息化技术应用

　　为实现隧道施工可视化管理，及时反映隧道安全状态，洞口管理室设门禁系统、视频监控系统、人车分离系统、远程视频监控系统。同时，项目利用revit 软件建立圭嘎拉隧道三维BIM 模型，通过可视化模型便于项目了解施工难点、进行技术交底；使用BIM5D 管理系统使项目更加有效的对进度、安全、质量及物资材料进行管理，通过二维码、PC 端及web 端项目管理人员可以时时刻刻的全面了解项目情况。

　　为了保证工程施工质量，实现精细化管控，项目利用BIM技术直接进行三维建模，将混凝土、钢筋、预埋件等各种配件在模型中如实反映，实现构件加工精细化管理，提升施工过程经营管理效能，强化加工管理流程化、标准化。

　　科研创新

　　1.降低喷射混凝土回弹率

　　针对高原特长隧道特点，为提高喷射混凝土的耐久性，降低其回弹量，项目组成科技攻关小组，成功得出一套适用于高海拔地区降低隧道湿喷混凝土回弹率的配合比，湿喷回弹率由之前的29%降低至4.5%，具有很大的推广价值。

　　2.提高混凝土耐久性

　　为克服高海拔环境下衬砌混凝土结构的体积稳定性和耐久性差，极易发生开裂、渗漏和冻融破坏等问题，项目与长安大学合作展开科技攻关，掌握了高性能湿喷喷射混凝土、防冻抗渗耐腐蚀二衬混凝土的材料设计与制备关键技术；成功开发出具有自主知识产权、达到国际先进水平的“防冻抗渗复合泵送剂”；成功攻克了大断面隧道结构中混凝土在严酷工作环境下耐久性的关键技术。“高寒高海拔环境下大断面隧道衬砌结构优化与材料耐久性提升关键技术”项目，获得中国施工企业管理协会举办的第二届工程建造微创新技术大赛一等奖。

　　3.改善混凝土力学性能

　　高原环境下的极端气候交互作用极易导致新浇筑混凝土结构物内外湿度梯度和温度梯度的快速增大，更易产生混凝土的开裂与松散，引起结构物的渗漏和冻融破坏等耐久性问题，为此，项目与长安大学展开科技合作，成功研发出具有自主知识产权的耐盐型混凝土内养护材料，并成功应用，改善了混凝土的后期力学性能，通过后期观测发现，裂缝数量减少50%以上，混凝土的早期抗裂性显著提升，大幅减小养护和维修成本。

　　作者：刘永杰