匠心精筑 隧通西環(huán)——山東高速濟(jì)南大西環(huán)項(xiàng)目隧道工程建設(shè)紀(jì)實(shí)

西山寨隧道效果圖。

8月16日，山東高速濟(jì)南繞城高速公路二環(huán)線西環(huán)段項(xiàng)目（簡(jiǎn)稱山東高速濟(jì)南大西環(huán)項(xiàng)目）建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)傳來一陣歡呼聲，重要控制性工程之一西山寨隧道實(shí)現(xiàn)雙線貫通，至此全線3個(gè)隧道全部貫通，為項(xiàng)目建成通車打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

山東高速濟(jì)南大西環(huán)項(xiàng)目是山東省“九縱五橫一環(huán)七射多連”高速公路網(wǎng)中“橫二支線”的重要組成部分，由山東高速集團(tuán)投資建設(shè)，是山東省重大建設(shè)項(xiàng)目，被交通運(yùn)輸部確定為首批平安百年品質(zhì)工程創(chuàng)建示范項(xiàng)目和全國(guó)重大工程宣傳示范項(xiàng)目試點(diǎn)。項(xiàng)目全長(zhǎng)約103.9公里，批復(fù)概算209.75億元，工期42個(gè)月。按雙向6車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，路基寬度34.5米，時(shí)速120公里。

該項(xiàng)目共設(shè)3座隧道工程，分別為馬山隧道、青龍山隧道、西山寨隧道。隧道工程均為分離式、雙向6車道高速公路隧道，設(shè)計(jì)時(shí)速采用120公里。

在項(xiàng)目建設(shè)過程中，面對(duì)復(fù)雜地質(zhì)、穿越采空區(qū)、疫情防控形勢(shì)嚴(yán)峻等制約因素，山東高速濟(jì)南繞城西線公路有限公司（簡(jiǎn)稱山東高速濟(jì)南大西環(huán)項(xiàng)目公司）統(tǒng)籌部署，強(qiáng)化過程管控，確保隧道工程質(zhì)量、安全和進(jìn)度。

馬山隧道。

科學(xué)組織　穿越鐵礦采空區(qū)

“項(xiàng)目開工伊始，我們就了解到3座隧道圍巖等級(jí)較為復(fù)雜，其中馬山隧道穿越劉峪鐵礦采空區(qū)，安全風(fēng)險(xiǎn)高、施工難度大。”山東高速濟(jì)南大西環(huán)項(xiàng)目公司工程處處長(zhǎng)王揚(yáng)說。

項(xiàng)目本著“短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)，早成環(huán)、勤量測(cè)”的原則進(jìn)行施工，確保工程安全。

“在施工中縮短進(jìn)尺，意味著施工效率的降低。但我們加大了施工人員和設(shè)備的投入，兩套班組循環(huán)施工，同時(shí)成立“黨員先鋒隊(duì)”和“青年突擊隊(duì)”，緊盯施工質(zhì)量，保證了按期完成施工?！鄙綎|高速濟(jì)南大西環(huán)項(xiàng)目公司副總經(jīng)理路本升介紹。

根據(jù)《濟(jì)南繞城高速公路二環(huán)線西環(huán)段項(xiàng)目地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)報(bào)告》，馬山隧道在K89＋660—K89＋840段右側(cè)穿越劉峪鐵礦采空區(qū)。

面對(duì)廢棄十余年的劉峪鐵礦采空區(qū)位置難以確定的施工難題，山東高速濟(jì)南大西環(huán)項(xiàng)目公司委托第三方專業(yè)機(jī)構(gòu)開展了劉裕鐵礦采空區(qū)穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)，利用物探和鉆探勘察相結(jié)合的方式判斷采空區(qū)范圍。

凡事預(yù)則立。針對(duì)采空區(qū)段落的施工風(fēng)險(xiǎn)，綜合現(xiàn)場(chǎng)情況和既有資料，山東高速濟(jì)南大西環(huán)項(xiàng)目利用超前鉆探、TRT遠(yuǎn)距離超前地質(zhì)預(yù)報(bào)等技術(shù)配合監(jiān)控量測(cè)等手段，提前分析采空區(qū)對(duì)隧道施工的影響，并組織專家進(jìn)行論證，加強(qiáng)超前支護(hù)、優(yōu)化施工參數(shù)和爆破設(shè)計(jì)，順利穿越采空區(qū)。

超前鉆探從山頂?shù)乇硐虻叵逻M(jìn)行勘探，探洞相隔10米，以推斷采空區(qū)位置。“超前鉆探最深達(dá)到了100多米，縱向檢測(cè)采空區(qū)和隧道之間的距離?！鄙綎|高速濟(jì)南大西環(huán)總承包項(xiàng)目部常務(wù)副經(jīng)理崔亞軍介紹。

TRT遠(yuǎn)距離超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)可橫向檢測(cè)采空區(qū)和隧道之間的距離，該技術(shù)適用于Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖長(zhǎng)距離地質(zhì)預(yù)報(bào)，施工時(shí)需結(jié)合地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)素描綜合判斷。隧道掘進(jìn)過程中，每開挖150米即可通過TRT7000預(yù)報(bào)儀器對(duì)開挖前進(jìn)方向進(jìn)行150至300米中長(zhǎng)距離預(yù)報(bào)，及時(shí)掌握前方地質(zhì)情況。該技術(shù)不僅可以及時(shí)合理地安排掘進(jìn)進(jìn)度、修正施工方案采取防護(hù)措施，還可避免許多險(xiǎn)情的發(fā)生，確保施工人員的生命安全。

通過采空區(qū)與隧道“縱向＋橫向”距離的同時(shí)檢測(cè)、結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)適時(shí)邀請(qǐng)專家踏勘現(xiàn)場(chǎng)、動(dòng)態(tài)調(diào)整施工參數(shù)，濟(jì)南大西環(huán)項(xiàng)目公司實(shí)現(xiàn)了科學(xué)精準(zhǔn)施工，讓馬山隧道安全穿越了鐵礦采空區(qū)。

標(biāo)準(zhǔn)化施工?　確保隧道施工質(zhì)量

面對(duì)隧道施工任務(wù)緊、圍巖等級(jí)差等一系列難題，山東高速濟(jì)南大西環(huán)項(xiàng)目公司在精準(zhǔn)分析當(dāng)前施工內(nèi)外形勢(shì)、科學(xué)謀劃當(dāng)前重點(diǎn)施工任務(wù)的基礎(chǔ)上，通過加強(qiáng)內(nèi)外協(xié)調(diào)，優(yōu)化資源配置，強(qiáng)化技術(shù)培訓(xùn)、技術(shù)交底等，全力保障施工有序平穩(wěn)推進(jìn)。

在隧道施工過程中，一旦出現(xiàn)施工工藝不當(dāng)、技術(shù)措施不到位等情況，就可能會(huì)引發(fā)超欠挖，這將直接影響隧道施工安全及質(zhì)量，增加后續(xù)施工難度。山東高速濟(jì)南大西環(huán)項(xiàng)目在全線隧道施工中應(yīng)用了光面爆破技術(shù)，有效控制隧道超欠挖，并定期組織第三方對(duì)隧道實(shí)體進(jìn)行檢測(cè)。

光面爆破技術(shù)就是人為采取技術(shù)措施，減弱動(dòng)壓對(duì)炮孔周壁巖石的沖擊作用，使高壓氣體產(chǎn)生的靜壓作用成為主導(dǎo)。如果相鄰的炮孔間距適當(dāng)，爆炸時(shí)爆炸氣體將在炮孔連線方向產(chǎn)生較大的集中應(yīng)力，作用于這個(gè)方向的孔壁上。當(dāng)巖體的極限抗拉強(qiáng)度小于此拉力時(shí)，沿相鄰孔連線方向孔壁出現(xiàn)裂縫，而爆炸產(chǎn)生的高壓氣體形成的尖劈作用，可使既成裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展，最終形成規(guī)整的破裂面。

“光面爆破技術(shù)需要嚴(yán)格控制相鄰的炮孔間距，為此我們制定了隧道光面爆破施工標(biāo)準(zhǔn)，相鄰炮孔之間的距離為40厘米，同時(shí)我們對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，施工人員打好炮孔后，技術(shù)人員也會(huì)逐個(gè)檢查炮孔間距，保障爆破質(zhì)量?！贝迊嗆娬f。

光面爆破技術(shù)可較好保持周邊圍巖完整性，隧道洞壁及掌子面成型規(guī)整，隧道減少了超欠挖，同時(shí)減少排危量，在很大程度上降低了噴射混凝土使用量，具有良好的安全性和經(jīng)濟(jì)性，為隧道高效施工創(chuàng)造了有利條件。

為保障隧道光面爆破施工質(zhì)量、提高施工效率，山東高速濟(jì)南大西環(huán)項(xiàng)目還引進(jìn)了單臂鑿巖臺(tái)車。

單臂鑿巖臺(tái)車。

單臂鑿巖臺(tái)車工作時(shí)采用電機(jī)提供動(dòng)力，以液壓控制鑿巖機(jī)械臂，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、施工安全、效率高。利用單臂鑿巖臺(tái)車可大幅降低隧道內(nèi)鉆孔作業(yè)強(qiáng)度、提高了施工效率和質(zhì)量，降低了安全隱患，減少了超欠挖現(xiàn)象。相比傳統(tǒng)的氣腿式風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)，單臂鑿巖車具有安全系數(shù)高、對(duì)環(huán)境污染低、消耗能量少等優(yōu)勢(shì)，工作效率可提升約40％，有效加快了隧道施工進(jìn)度。

同時(shí)，山東高速濟(jì)南大西環(huán)項(xiàng)目引進(jìn)了濕噴機(jī)械手。該設(shè)備的應(yīng)用充分保證了隧道內(nèi)與其他工序的高效銜接，一定程度上提高了隧道施工進(jìn)度，原來七八名施工人員需要花費(fèi)9個(gè)小時(shí)完成的噴漿循環(huán)，現(xiàn)在只需要兩名施工人員花費(fèi)2至3個(gè)小時(shí)即可完成。同時(shí)，應(yīng)用該設(shè)備減少了操作人員與混凝土的接觸，同時(shí)降低了洞內(nèi)粉塵濃度，改善了隧道內(nèi)空氣質(zhì)量。

為品質(zhì)護(hù)航?　研發(fā)應(yīng)用智能信息化裝備

在隧道施工過程中，山東高速濟(jì)南大西環(huán)項(xiàng)目不僅加大了設(shè)備投入，更采用專業(yè)化、智能化、信息化等多種方式，為隧道品質(zhì)保駕護(hù)航。

針對(duì)隧道圍巖情況復(fù)雜的難題，山東高速濟(jì)南大西環(huán)項(xiàng)目公司與山東大學(xué)合作，以隧道不良地質(zhì)精細(xì)探測(cè)與施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理為研究主題，研發(fā)了高精度三維激光掃描與巡檢機(jī)器人一體化裝備。

履帶式隧道全空間動(dòng)態(tài)感測(cè)機(jī)器人。

該裝備通過利用遠(yuǎn)程操控機(jī)器人采集隧道空間地質(zhì)信息，掃描隧道開挖揭露面巖體情況，分析掌子面巖體結(jié)構(gòu)三維跡線、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀，預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)面規(guī)模，構(gòu)建信息高度集成的巖體結(jié)構(gòu)面多尺度可視化模型，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)編錄數(shù)據(jù)三維可視化展示。

通過開展隧道不良地質(zhì)構(gòu)造的快速化探測(cè)新技術(shù)及隧道掉塊垮塌災(zāi)害模擬與預(yù)測(cè)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜條件隧道地質(zhì)災(zāi)害宏觀評(píng)判與施工安全控制，減少或避免工程重大地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

同時(shí)，山東高速濟(jì)南大西環(huán)項(xiàng)目公司應(yīng)用了BIM協(xié)同管理系統(tǒng)，開展了基于物聯(lián)網(wǎng)、BIM、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的智慧工地平臺(tái)建設(shè)，搭建了“信息系統(tǒng)”“BIM平臺(tái)”“綜合看板”三大板塊。

該平臺(tái)應(yīng)用BIM、GIS、IOT等新技術(shù)形成了項(xiàng)目“人機(jī)料法環(huán)”等多源數(shù)據(jù)采集、應(yīng)用和可視化集成展示的完整應(yīng)用體系，實(shí)現(xiàn)投資、征遷、進(jìn)度、計(jì)量實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)及可視化管控，對(duì)項(xiàng)目視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測(cè)、安全教育培訓(xùn)、勞務(wù)實(shí)名制、無人機(jī)航飛視頻管控、智能物料驗(yàn)收等多個(gè)模塊進(jìn)行系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)了一平臺(tái)多模塊的綜合可視化管控。

該項(xiàng)目自主研發(fā)了“小電狗”智慧臨時(shí)用電監(jiān)管平臺(tái)，集電力監(jiān)視、電能計(jì)量管理、電能質(zhì)量分析、電氣安全于一體，經(jīng)云平臺(tái)大數(shù)據(jù)分析，可即時(shí)向安全管理人員、專職電工等發(fā)送預(yù)警信息，防患于未然。同時(shí)，該平臺(tái)支持大屏幕終端和手機(jī)App等多種方式查看參數(shù)，發(fā)揮在線智慧系統(tǒng)作用。

精細(xì)化管理?　隧道施工保安全

杜漸防萌，慎之在始。自項(xiàng)目開工以來，山東高速濟(jì)南大西環(huán)項(xiàng)目公司始終堅(jiān)持將安全裝在心中的理念，開展了隧道坍塌安全應(yīng)急演練、起重機(jī)吊裝作業(yè)安全管理培訓(xùn)、安全知識(shí)講座和安全警示教育、“安全生產(chǎn)月”、“消防安全檢查日”、安全生產(chǎn)“大學(xué)習(xí)、大培訓(xùn)、大考試”等活動(dòng)，并嚴(yán)格落實(shí)每日“晨會(huì)”制度，進(jìn)一步提高應(yīng)急保障能力、強(qiáng)化安全風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控與隱患排查治理能力，確保施工安全。

隧道坍塌安全應(yīng)急演練。

該項(xiàng)目設(shè)置了安全生產(chǎn)管控中心，配備了VR體驗(yàn)館、觸電體驗(yàn)區(qū)、危險(xiǎn)品信息及安全操作規(guī)程展示等，可系統(tǒng)化管理現(xiàn)場(chǎng)施工人員，為安全培訓(xùn)、安全教育等提供平臺(tái)。同時(shí)，管控中心還開設(shè)應(yīng)急救護(hù)篩查體驗(yàn)中心，為現(xiàn)場(chǎng)施工人員進(jìn)行健康體檢。

為全力做好常態(tài)化疫情防控工作，切實(shí)做好施工人員的體溫檢測(cè)，山東高速濟(jì)南大西環(huán)項(xiàng)目在隧道人員定位的使用和管理過程中，使用了AI人臉識(shí)別測(cè)溫通行系統(tǒng)。該系統(tǒng)還提供了黑名單管理，當(dāng)系統(tǒng)識(shí)別到體溫過高、陌生人或黑名單人員后系統(tǒng)將立即報(bào)警，給隧道施工安全管理帶來了極大便利。

進(jìn)入到隧道施工現(xiàn)場(chǎng)，施工人員可觸發(fā)隧道內(nèi)安裝的人體感應(yīng)語音播報(bào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了熱釋電PIR紅外感應(yīng)原理。當(dāng)偵探器探測(cè)到有人進(jìn)入該區(qū)域時(shí)，會(huì)自動(dòng)感應(yīng)播報(bào)語音警示消息。

隧道開挖中容易堆積有毒有害氣體，為防止在隧道施工過程中有害氣體超限帶來危險(xiǎn)，項(xiàng)目每天做好班前教育工作，并利用有害氣體檢測(cè)儀，實(shí)時(shí)檢測(cè)反饋數(shù)據(jù)，根據(jù)有害氣體的含量高低、濃度大小，采取相應(yīng)的技術(shù)措施，確保人身、機(jī)具和工程安全。

為有效降低洞內(nèi)揚(yáng)塵，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)隧道二襯混凝土的養(yǎng)護(hù)，項(xiàng)目在隧道洞頂安裝自動(dòng)噴淋系統(tǒng)，覆蓋范圍大、降塵效果好，在有效降塵的同時(shí)可以提升混凝土的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。這些舉措大大改善了隧道洞內(nèi)施工作業(yè)環(huán)境。

“為保障信息傳達(dá)及時(shí)、準(zhǔn)確，我們建立了隱患曝光微信群，號(hào)召全員對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的安全隱患，第一時(shí)間用手機(jī)拍照上傳至微信群進(jìn)行曝光。一旦發(fā)現(xiàn)安全隱患我們會(huì)對(duì)整改過程進(jìn)行跟蹤，直至整改完成形成閉環(huán)?！鄙綎|高速濟(jì)南大西環(huán)項(xiàng)目公司大橋處處長(zhǎng)解俊海介紹。

事無巨細(xì)，方能精益求精。山東高速濟(jì)南大西環(huán)項(xiàng)目通過一項(xiàng)項(xiàng)舉措切實(shí)加強(qiáng)隧道安全管理，確保隧道安全、高質(zhì)量貫通，彰顯了公路人對(duì)品質(zhì)的追求。

■項(xiàng)目名片

山東高速濟(jì)南繞城高速公路二環(huán)線西環(huán)段項(xiàng)目由山東高速集團(tuán)投資建設(shè)，共設(shè)3座隧道工程，分別為馬山隧道、青龍山隧道、西山寨隧道。其中，馬山隧道位于濟(jì)南市長(zhǎng)清區(qū)馬山鎮(zhèn)，雙向6車道，左線全長(zhǎng)1275米，右線全長(zhǎng)1267米，于今年6月13日實(shí)現(xiàn)雙線貫通；青龍山隧道位于濟(jì)南市長(zhǎng)清區(qū)五峰山街道，雙向6車道，左洞長(zhǎng)1206米，右洞長(zhǎng)1204米，最大埋深約170米，于今年5月24日實(shí)現(xiàn)雙線貫通，是項(xiàng)目全線首條雙線貫通的長(zhǎng)隧道；西山寨隧道位于長(zhǎng)清區(qū)萬德鎮(zhèn)，雙向6車道，左線長(zhǎng)1883米、右線長(zhǎng)1879米，于今年8月16日實(shí)現(xiàn)雙線貫通。

該項(xiàng)目為山東省高速公路網(wǎng)“橫二支線—濟(jì)南繞城二環(huán)線”的重要組成部分，同時(shí)兼有京臺(tái)高速公路濟(jì)南西繞城并行線功能，其建設(shè)對(duì)完善山東省高速公路網(wǎng)布局、強(qiáng)化濟(jì)南作為省會(huì)城市群經(jīng)濟(jì)圈和新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換綜合試驗(yàn)區(qū)核心城市的輻射帶動(dòng)作用、分離京臺(tái)高速交通流，改善交通出行條件和投資環(huán)境，發(fā)揮路網(wǎng)整體效益，帶動(dòng)沿線區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展等方面具有重要意義。