小火爐破解世界難題 凍土層施工取得巨大成功
青海地處高原，在這里修建公路，要面對(duì)各種各樣復(fù)雜的地質(zhì)條件。位于青海省果洛藏族自治州瑪沁縣的雪山一號(hào)隧道，雙洞總長(zhǎng)9065米，施工最高海拔達(dá)4800多米，是目前世界上海拔最高、環(huán)境最?lèi)毫拥母咚俟匪淼?。更重要的是，隧道進(jìn)口要通過(guò)多年凍土層，在凍土層上施工是一個(gè)世界性的難題。
青海省交通投資有限公司花久公路第一項(xiàng)目辦主任 韓偉學(xué)：高海拔隧道成敗就在防排水上，一定要做好這個(gè)防寒泄水洞，現(xiàn)在目前情況來(lái)看，水還是比較大。
雪山1號(hào)隧道不僅是花久高速公路工程中海拔最高、難度最大的重點(diǎn)工程之一，也是迄今為止世界上已貫通的海拔最高的公路隧道?；ň酶咚俟肥腔ㄊ瘝{至久治縣路段，全線位于青海省果洛藏族自治州境內(nèi)，全長(zhǎng)389公里，是規(guī)劃中新疆經(jīng)青海省通往四川省的國(guó)家西部區(qū)域經(jīng)濟(jì)大通道的重要組成部分， 建成之后，從果洛州到玉樹(shù)州將由原來(lái)的12個(gè)小時(shí)縮短到5個(gè)小時(shí)，從果洛州到四川省成都市將由原來(lái)的14個(gè)小時(shí)縮短到7個(gè)小時(shí)。
韓偉學(xué)：這個(gè)公路填補(bǔ)了咱們青海省果洛州不通高速的歷史，也填補(bǔ)了果洛州四個(gè)縣不通高速，十個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)不通公路的歷史。
雪山1號(hào)隧道與阿尼瑪卿雪山隔川相望，修建這條隧道最大的難點(diǎn)就是隧道進(jìn)口處要穿越大面積冰川堆積物多年凍土層。
中國(guó)交建第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 隧道與地下工程設(shè)計(jì)研究院院長(zhǎng) 曹校勇：多年凍土層的特性主要體現(xiàn)在，它在零度以上，就會(huì)融化，融化之后，它的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度會(huì)喪失，然后再在低于零度的時(shí)候它會(huì)結(jié)冰、膨脹，它對(duì)工程上的影響，就是會(huì)造成路基的沉陷，或者是隆起，邊坡的垮塌失穩(wěn)。我們修建隧道呢，它也更容易出現(xiàn)坍塌。
曹校勇所在的中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院已經(jīng)對(duì)多年凍土層進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)40多年的持續(xù)研究。國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)顯示，在施工前的勘察過(guò)程中如果勘察到凍土層都是盡量躲避繞行，2011年8月，曹校勇和他的團(tuán)隊(duì)來(lái)到地處海拔4555米的阿尼瑪卿雪山進(jìn)行勘探和選線工作時(shí)，凍土著實(shí)讓他們傷透了腦筋。
曹校勇：整個(gè)我們這個(gè)線路多年凍土層的分布，大概有10公里的范圍，如果我們完全要選擇完全避開(kāi)多年凍土層的話，這個(gè)D線方案的隧道長(zhǎng)度超過(guò)了12公里，在高海拔地區(qū)修建這么長(zhǎng)的隧道，不管是建設(shè)還是運(yùn)營(yíng)成本，都是難以接受的。
在高寒缺氧的雪山下，設(shè)計(jì)人員每天戶(hù)外工作十個(gè)小時(shí)以上，喝不到一口熱水、吃不上一口熱飯，一連勘察了兩個(gè)多月，終于完成了選線工作，也就是現(xiàn)在的雪山1號(hào)的隧道路線。
李士棟，中國(guó)鐵建十八局花久公路雪山1號(hào)隧道項(xiàng)目經(jīng)理，他和他的團(tuán)隊(duì)曾經(jīng)有著7年的高寒地區(qū)隧道的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，但是還從來(lái)沒(méi)有在冰川堆砌物的多年凍土層修建過(guò)隧道。雪山1號(hào)隧道的建設(shè)，對(duì)他們來(lái)說(shuō)將面臨著史無(wú)前例的挑戰(zhàn)。2013年7月，中鐵十八局三公司和中鐵五局的團(tuán)隊(duì)在阿尼瑪卿雪山腳下，開(kāi)始施工建設(shè)。
中鐵十八局花久公路雪山1號(hào)隧道項(xiàng)目經(jīng)理 李士棟：當(dāng)時(shí)開(kāi)挖的時(shí)候，我們從地表以下一米五到兩米左右就開(kāi)始遇到凍土，這個(gè)時(shí)候相當(dāng)?shù)膱?jiān)硬，跟石頭一樣。但是挖出來(lái)以后，暴露在空氣中，兩個(gè)小時(shí)它就化掉了，這肯定對(duì)隧道成形是不容易的，它不能成洞，我們?cè)谀喟投牙锎蛩淼朗强隙ú怀傻?，這時(shí)困難很大。
青海循隆高速公路位于循化撒拉族自治縣和化隆回族自治縣境內(nèi)，2014年開(kāi)工建設(shè)，初步設(shè)計(jì)概算45.92億元人民幣。 馬成龍 攝
如何保持凍土的穩(wěn)定性，避免隨著氣溫的變化而融化或凍脹，并且還不能破壞高原脆弱的生態(tài)環(huán)境，這是凍土隧道建設(shè)過(guò)程中面臨的一個(gè)巨大的世界性難題。
李士棟：我們把隧道挖開(kāi)之后，肯定要混凝土封閉它，要它第一時(shí)間形成一個(gè)整體達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)?；炷恋淖畹蜏囟仁?度，就是它強(qiáng)度有力的最低溫度，如果低于這個(gè)溫度，混凝土就會(huì)成凍豆腐一樣，而且后期的質(zhì)量也不好。
隧道開(kāi)挖后要采取噴射混凝土為主要支護(hù)手段及時(shí)進(jìn)行支護(hù)，控制四周?chē)鷰r的變形和松弛，達(dá)到穩(wěn)固的狀態(tài)才能進(jìn)行下一步施工，這個(gè)步驟叫初期支護(hù)，是隧道施工建設(shè)中最重要的一環(huán)。凍土在零度以上會(huì)融化，噴射混凝土在5度以下就達(dá)不到強(qiáng)度。這一對(duì)矛盾怎么解決，究竟該如何取舍，成了橫在工程師們面前一個(gè)巨大的難題。
根據(jù)不停的實(shí)驗(yàn)和監(jiān)測(cè)，凍土在5度的時(shí)候能保持7個(gè)小時(shí)不融化。在高寒地區(qū)，為了創(chuàng)造一個(gè)恒溫的施工環(huán)境，不讓土層和圍巖受外界環(huán)境溫度變化的干擾，通常會(huì)在洞口搭建一個(gè)保溫棚，可是，如何讓保溫棚始終保持在恒溫的5度，又讓施工建設(shè)者們犯了愁。
李士棟：我們發(fā)電機(jī)它這個(gè)電是不穩(wěn)定的，就是施工的時(shí)候，它是有一些變化的，只有這個(gè)火爐最笨的方法，它也是最有效的辦法。但是火爐的數(shù)量和火爐之間的間距需要不停的調(diào)整和測(cè)試。
李士棟：當(dāng)時(shí)我們爐子少了不對(duì)，爐子多了不對(duì)，就是說(shuō)距離遠(yuǎn)了不對(duì)，距離近了還不對(duì)，就是哪怕我們就一米的試，一個(gè)爐子一個(gè)爐子增加的過(guò)程中就這么摸索。
曹校勇：在這個(gè)新的地質(zhì)條件下，就是以前沒(méi)見(jiàn)過(guò)的條件，我們做的嘗試是成功的，也為以后的工程應(yīng)該是提供了好的成功的借鑒意義，成功的意義。
