给天山隧道装上“海绵盾”

深埋冰川之下的新疆西天山隧道施工现场，一圈环形柔性缓冲结构整齐铺设在隧道掌子面后方的初支内壁上，依托PE环向拼接工艺搭配泡沫混凝土充填技术，形成了一层可吸能、抗形变的环形防护圈层。“有了这层‘海绵盾’，那拉提断裂带的复杂地质风险得到有效管控。”项目负责人马建雷如是说。

西天山特长隧道，是国道219线昭苏至温宿公路的控制性工程，全长15.7公里，最大埋深2380米，超70%隧址被托木尔—汗腾格里冰川群覆盖。作为国内首条正穿冰川的一级公路隧道、目前世界埋深最大的公路隧道，其建设难度极具挑战性。中交路建承建的进口端左洞长6870米、右洞长6856米，配套平导洞长5825米，施工需直面总长360米的那拉提F1断裂带，该区域地质活动频繁、高地应力集中，围岩破碎松散、自稳能力差，加之冰川融水持续下渗形成的地下渗流系统，塌方、涌水突泥风险突出，是整条隧道施工的最大难点。

2024年12月，工程正式进入那拉提断裂带施工阶段。项目原设计采用泡沫混凝土作为核心缓冲支护材料，但这类材料凝固前呈流体状态，难以稳固贴合施工缝隙，成型质量无法保障。同时，传统刚性支护方案无法消解断裂带释放的构造应力，无法适配围岩动态形变特征，支护效果不佳。“断层地质就像压紧的弹簧，越用刚性结构硬挡，围岩反弹应力就越大，支护效果只会适得其反。”马建雷解释道。断层岩体始终处于蠕动形变状态，刚性支护单纯硬抗、无法卸力，只会造成应力堆积，反复挤压结构，最终导致支护开裂失效。

为破解断层支护难题，团队依托项目青年协同创新工作室，联合青岛大学进行技术研发。“我们先后试验对比13种施工材料，最终甄选出兼具柔性、防水性与强抗压性的PE编织软管作为核心预制管材。”马建雷介绍说。项目创新采用“PE软管+泡沫混凝土”组合体系，以“柔性缓冲、吸能卸力”的全新模式，替代传统“硬扛”式刚性支护思路。施工人员在隧道初支与二衬之间环向布设PE编织软管，拼接形成闭合柔性圈层，再向管材内部填充泡沫混凝土压实定型。当地层形变产生压力时，这套结构可像海绵一样自适应压缩、吸能卸力，有效阻断地应力传导，守护隧道主体结构安全。

在优选材料的基础上，项目研发专属预制架设设备，创新双层管状结构体系，摸索出“16+9”标准化施工模式，通过采用孔径16厘米、9厘米两种规格的PE软管搭配拼装，精准构筑30厘米厚标准化防护层。施工中每环规范布设390根管材，搭配全天候智能监测设备，实时捕捉围岩与衬砌变形数据，实现精准管控。这套新工艺较原方案工期缩短33%，可将地应力传导降幅控制在90%以上，有效解决了断层围岩动态变形、支护失效的行业难题。

凭借这套创新技术，项目团队仅用102天就攻克那拉提断裂带难题，扫清了隧道建设的核心障碍。今年8月，隧道进口端双主洞掘进突破3公里，团队总结形成的《一种建筑通用缓冲结构构件及加工装置及加工方法》荣获国家发明专利授权，填补了我国高原活动断层隧道减震施工的技术空白，为2027年昭温公路全线通车积蓄强劲动能。

来源

交通建设报 | 中交路建

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