“艰辛鏖战8年，渭（源）武（都）高速木寨岭特长隧道的最终贯通，宣告‘米级’软岩大变形这一世界难题最终攻克。”9月17日，“科创中国 智惠兰州”国家兰（州）海（口）高速公路卡脖子工程木寨岭隧道论坛在甘肃永靖举行。中国科学院院士、中国岩石力学与工程学会党委书记、理事长何满潮表示，该隧道的贯通，标志着我国在攻克世界级工程难题方面取得新的重大突破，是我国科技创新建设的重大成果。
科技日报记者了解到，木寨岭特长隧道隧址区处于多个地质构造板块交界地带，是著名的南北地震带及青藏高原东北缘的重要组成部分，地质构造复杂、断裂活动强烈，被业内誉为隧道建设史上罕见的世界性难题。
“拦路虎”拦路
一直坚守在木寨岭特长隧道施工现场一线的高泽玺出发时对妻子说：“预计三四年时间就能回兰州陪你”。让他没想到的是，工程建设遇上了“拦路虎”。而打掉这只“拦路虎”，用了8年时间。
高泽玺所说的“拦路虎”，就是木寨岭特长隧道特级高地应力软岩导致的隧道大变形给施工造成的各项困难——最大埋深629.1米，隧址区处于多个地质构造板块交界地带，横贯6处褶皱与12条大断层破碎带，在国内外公路隧道建设中实为罕见，属极高应力区，极易发生大变形。
隧道建设“不怕硬、就怕软”。木寨岭特长隧道建设遇到的恰恰是极其软弱的炭质板岩，遇水便成为泥。
“自进场建设以来，木寨岭特长隧道软岩大变形破坏情况十分严重，挤压变形速率快、变形历时长、变形量大，局部最大水平变形量超过3000毫米，刷新了国内纪录。”木寨岭特长隧道一线管理人员李斌回忆。
“其大变形量级突破了国内外隧道和地下工程界所遵循的所有理论和实践认知水平，勘察、设计、施工无可供借鉴的成熟经验，被称为隧道工程界的禁区。”对于木寨岭特长隧道在建设中遇到的软岩大变形现象，中国科学院院士、中国岩石力学与工程学会理事长何满潮这样定性。
新技术“破局”
如何破局？创新是关键。
2017年9月，甘肃长达路业有限责任公司组织邀请包括中国科学院院士孙钧、何满潮以及中国工程院院士郑颖人等在内的岩土力学和隧道界顶尖专家，召开支护技术专家咨询会，对渭武高速木寨岭特长隧道进行会诊，聚力攻关。2018年9月，孙钧、何满潮领衔的院士工作站正式成立，渭武高速木寨岭特长隧道技术攻关进入加速阶段。
经过反复验证和改进，最终形成了新型软岩隧道大变形治理技术理论与方法，成功以网状锚索系统提高了岩体的稳定性，一举扭转了建设工程进度缓慢的局面。经过不断试验、总结、优化工艺方法，2019年开始，渭武高速木寨岭特长隧道建设步入快车道……
“经过建设者们的不懈努力，木寨岭隧道于2023年7月6日全线贯通。此次贯通，宣告‘米级’软岩大变形这一世界难题被攻克。其诸多科研创新成果开创了中国公路隧道软岩大变形治理先河，多项研究成果在全国10多个隧道项目中推广应用。”木寨岭特长隧道一线管理人员莫镇宁告诉记者。
莫镇宁说，在没有类似公路隧道成功施工经验的借鉴下，施工单位不断进行工艺、设备的微创新、微改造，并积极引进科研、实现科研成果的有效转化，现已探索出一条适合木寨岭隧道软岩大变形的施工技术。
工程采用了三台阶法施工、对地下水发育地段预埋泄水管、采用早强快硬水泥浆液注浆、推广应用npr锚索支护体系、采用气动锚索钻机、采用轻型玻璃钢液压单体支柱进行临时支护、采用悬臂掘进机开挖、隧道三维激光断面扫描技术应用、二衬台车可视端头模板等技术方法和手段。
“木寨岭隧道穿越最高海拔3252米的漳河与洮河流域的分水岭，采用分离式双向四车道设计，隧道建筑限界净宽10.25米，设计速度80千米每小时，线路走向与g212国道线走向基本一致。”李斌说，通车后，只需不到12分钟就可以通过原来需要1个小时的木寨岭，大大提高行车效率。（科技日报记者 颉满斌）
（受访者供图）