隧道修建难度冠绝重庆?四层七隧,世界罕见

每一个外地人第一次来到重庆,都会被这里复杂的交通给绕晕。

其实不光是外地人,重庆本地人也深受当地交通的困扰。这是因为,重庆是一座山城,人口密集的同时又加上地形极为复杂,它的道路网络是三维的,两条看似相交的道路很可能上下相距百米。

隧道修建难度冠绝重庆?四层七隧,世界罕见

重庆黄桷湾立交

在重庆修建道路,往往需要穿山而过。重庆的城市道路与其说是路,不如说是一套桥隧结合的立体交通网络。这样的立体交通虽然比传统的盘山公路更加昂贵,但随着近年来经济的发展,在重庆这样的山城里把路修建成桥隧结合体,可以极大地提高交通效率,减轻拥堵。

红岩村桥隧工程,就是重庆这种桥隧结合体的典型代表。

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红岩村桥隧项目效果图

红岩村桥隧项目是重庆市快速路“三纵线”的重要组成部分,起点位于红岩村嘉陵江大桥北桥台,终点位于三纵线与石杨路的交叉点(即五台山立交),线路总长4.95公里,主线为双向6车道,设计时速80km/h,总投资达45亿元,由中建八局施工建设。

它不是一条单一的线路,而是包含红岩村立交、红岩村隧道、五台山立交、歇台子连接线隧道及轨道交通五号线节点预留工程,全工程的隧道总挖掘长度达11.26公里。

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红岩村隧道进出口效果图

生活在重庆的本地人,可以说是对这座“红岩村隧道”家喻户晓。原因很简单:这条隧道实在是修了太久,以致于当地居民逐渐开始怀疑,这条隧道是不是已经烂尾了。其实,这只是因为红岩村隧道太难修了,难度可以说是冠绝重庆。

“四层七隧”8D立体,这很重庆

很多人说重庆是一座8D立体的魔幻城市,那红岩村隧道一定是集大成之作之一。

红岩村隧道拥有世界罕见地“四层七隧”的立体叠加结构,由上到下分别是九号线车站、梨菜铁路(梨树湾-菜园坝)、五号线红岩村车站,以及红岩村主线隧道和歇台子连接线隧道。

路要穿过2000多栋建筑和5条既有隧道,其中包括2条铁路和3条轻轨。隧道的总施工土石方量达250万方,施工量很大。隧道洞群位于上下高差约80米高的悬崖腰部,上下隧道间最小岩层厚度仅2.03米,堪称世界级的难题。

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施工中的红岩村桥隧项目

“四层七隧”洞群的施工主要有四个施工难点:一是结构设计形式众多、新颖;二是工程规模大、点多面广;三是周边环境复杂,场地狭窄,组织、协调难度大;四是隧道洞群技术含量高、安全风险高,施工难度大。

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红岩村进口紧接群洞关系图

此外,红岩村隧道所处的地质环境也相当复杂。施工现场基本都是三级围岩,局部也有四级危岩。针对这种岩土结构,一般需要采用爆破施工。

在施工顺利的情况下,现场采用“两天三炮”开挖方式掘进,在短进尺情况下尽量完成多个爆破循环,正常情况下一天进尺能达到3米左右。

然而,红岩村隧道的施工方案却绝不仅仅是爆破这么简单。在多数时候,红岩村隧道的施工必须相当精密,因此隧道的施工速度不快,施工也相对安静,这甚至一度让周围居民以为红岩村隧道“烂尾”了。

重庆最难修的隧道,曾一度让人以为“烂尾”

为什么红岩村隧道修得这么安静,这么不紧不慢呢?这是由它的施工工艺决定的。

对于一般的隧道,施工时不必过分考虑对周围结构的扰动,因此施工方案的选择十分多样,可以采用大规模的炸药爆破,大型盾构机等等,既廉价又高效。

但红岩村隧道与周边结构距离太近,施工时必须像“蚂蚁挖穴”一般,保证绝对的稳定,不能影响到周边结构;同时,还必须要满足一定的施工效率,为了避免震动而纯靠人工风镐开挖也是行不通的。

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隧道内工人正在进行路基施工

在红岩村隧道施工中,施工人员采用了多种工艺,包括超前大管棚精准定位施工技术、对拉锚杆工艺等,下穿环线和运营的轨道1号线施工时采用微振动开挖,保证了工程的顺利进行。在施工进程中,实时对施工引发的周围结构进行爆破振动速度安全监控,将扰动控制在规范规定值以下,确保施工时周边建筑物的安全。

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隧道内工人正在施工

隧道群的施工要遵循“先下后上”的原则,即先进行下部隧道施工,待其二次衬砌施工完毕后方进行上部洞室开挖。对于紧密相邻的隧道群而言,由于隧道上下施工的反复扰动,隧道间的夹岩部位往往最为薄弱,受力最为复杂,是影响隧道群整体稳定性的关键环节。而且,后建上部隧道施工也会对下部先建隧道衬砌结构产生不同程度的影响,若设计施工不合理,甚至会引起衬砌开裂、破坏,影响整个隧道群的安全。

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红岩村隧道群的典型剖面

因此,施工过程中采取何种工法、支护手段及技术措施将大断面隧道变形控制在合理水平,保证夹岩与隧道群的稳定性以及结构的安全性是隧道群设计施工的关键。工程师们基于设计施工方案开展了隧道群的全施工过程动态模拟分析,从而验证施工方案的有效性,为施工提供有效的理论支撑。

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隧道开挖后的位移分布

经过有限元软件的模拟,工程师们发现了施工过程中可能存在的安全隐患,并基于模拟结果对施工方案进行了修正,对隧道的衬砌设计进行复核,适当增大结构安全系数以确保安全。另一方面,也在施工中对二次衬砌的内力及变形进行严密持续性监测,根据监测结果对施工方案进行及时地调整。

结语

2020年12月,红岩村隧道终于迎来了全线贯通,主体工程已经完工,项目进入到了收尾阶段。同时,与之相邻的红岩村嘉陵江大桥也完成了最后一根钢梁的安装,顺利实现了合龙,预计在不久的将来就可以建成通车了。

红岩村大桥和隧道是决定地铁5号线是否能够过江实现南北贯通的控制性工程,建成以后将成为杨家坪、陈家坪、石桥铺等地区通往江北的一条快速通道,可实现石桥铺最快10分钟直通江北,有效缓解嘉华大桥和石门大桥的交通压力,市民出行也将更加便捷。

到那时,这条曾经被质疑“烂尾”的隧道就可以扬眉吐气,服务重庆市民了。

出品 | 网易新闻

作者 | 须臾千秋

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