(全城探秘所有原创首发文章,抄袭洗稿必究!)提到新疆,可能很多人都知道,其地形是典型的“三山夹两盆”,自北向南,阿尔泰山、准噶尔盆地、天山、塔里木盆地以及昆仑山依次排列;
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新疆“三山夹两盆”地形
这其中,天山的位置最有意思,作为亚欧大陆最大的山系之一:
一方面,天山恰好位于塔里木盆地和准噶尔盆地之间,呈东西走向在我国境内延绵长达1700公里,南北宽度也达到100-400公里;
这使得天山成为一条标准的分界线,不仅隔开了两大盆地,也将我国新疆分成了南疆和北疆两部分。
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天山分开南疆和北疆
另一方面,如果天山比较平缓也就算了,偏偏其山体还非常高大、陡峭,平均海拔达到3000-5000米,我国境内的天山最高峰托木尔峰海拔更高达7435.3米;
而天山两侧的塔里木盆地与准噶尔盆地,又是我国内陆海拔最低的地方,前者平均海拔约800-1300米,后者更是只有500米左右;
因此,天山南北的落差非常之大,很多区域能达到3000米以上,为什么叫天山?顾名思义,就是因为其巍峨山体拔地而起、直插天穹;
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天山与南北两侧的盆地有非常大的落差
高大山体形成的巨大落差,也使得天山不仅成为一道地理分界线,更是一道阻隔新疆南北的天然屏障。
这个时候问题就出现了:
准噶尔盆地和塔里木盆地的绿洲,从古至今,一直都是新疆人口最集中的区域……
两地居民彼此要来往,咋办?
在以前,无非就两种方法,一个是直接翻越天山,另一个就是绕开他,但这两种方法也有缺点,前者危险,后者耗时,相当于“鱼与熊掌不可兼得”;
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乌尉高速与其他线路对比,优势明显
但在今天,我们终于有了能“两难自解”的完美解决方案,也就是本篇文章的主角:
天山胜利隧道。
我们都知道,作为新疆自治区首府的乌鲁木齐地处被天山北侧,虽然与天山南侧的库尔勒、尉犁等城市“隔山相望”,但长期以来却缺乏一条直接连通的高速公路;
为此,我国规划的了一条连通乌鲁木齐与尉犁的乌尉高速,2019年,这条高速正式开工;
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天山胜利隧道
而天山胜利隧道,就是乌尉高速的控制性工程。
不过,天山胜利隧道虽然能成为解决天山南北来往的完美方案,但那是终究是在建成后,如何修建这条隧道,本身就是个大问题,在上面全城探秘也提到,天山山脉山体非常的巍峨雄浑,这也导致天山胜利隧道的工程规模和施工难度,远远超出很多人想象;
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天山山体高大雄浑
全城探秘给大家捋一捋:
第一,高大的天山,使得天山胜利隧道所在区域海拔超过3200米,施工人员和装备面临严峻的高寒环境。
这一点并不难理解!
新疆原本就深居内陆,距离蒙古高原和西伯利亚地区很近,冬季容易受寒潮影响,非常寒冷,1月平均气温可以低至-15℃以下;
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新疆部分地区平均气温
更何况,温度也会随着海拔增加而下降,在天山山区,海拔高度每上升100米,气温就会下降0.7℃,天山胜利隧道位于天山深处,平均海拔高达3200米以上,相比新疆其他地区温度更低,最低气温甚至达到-32℃,每年的霜冻期长达230天。
可能很多不明白这意味着什么!
全城探秘以同样翻越天山的独库公路为例:
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天山独库公路
这条公路全长561公里,连通了天山北侧的独山子以及南侧的库车,由于大部分路段都处于高山深谷之中,施工难度相当之大,当年为了修建这条公路,168名官兵英勇牺牲;
即使建成后经过多次维护升级,今天的独库公路,仍然无法做到全年通车,仅在每年6-10月通行,其余时间车辆要通过,不仅限时限量,也对通行速度和车型有严格要求,仅限7座及以下车辆通行;
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独库公路风景
然而,就是这样的独库公路,沿途经过的最高点铁力买提达坂,海拔也才约3400米。
可以想象,大致处于同一海拔高度的天山胜利隧道,同样的高寒环境,不仅对施工人员以及设备影响巨大,也对施工技术有更高要求,其施工环境之恶劣、施工难度之大,由此也可见一斑。
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天山胜利隧道被大雪覆盖
第二,高大的天山,冰川总面积超过9500平方公里,也给施工人员和设备带来了很大威胁。
天山,同样也是我国冰川分布最集中的区域,其冰川数量超过6890条,总面积则超过9500平方公里,储水量高达3600亿立方米;
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我国冰川分布,天山非常集中
在冬季寒冷时候,冰川自然不是问题,但当春季来临,温度升高,冰川一旦融化问题就来了!
如果冰川融化势头较缓,且融水能汇入河道,那还好,如果温度升高势头太猛,比如连续3天温度增加5℃,就会导致大量冰川融化,再加上天山高大、陡峭的山体,就有可能发生冰崩、雪崩、山洪、泥石流等自然灾害;
唐代高僧玄奘在《大唐西域记》记载有发生于凌山的“暴龙难”,凌山就是托木尔峰,所谓“暴龙难”其实就是雪崩;
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吉尔吉斯斯坦境内的天山雪崩
而距离天山胜利隧道不远的吐鲁番盆地阿拉沟,50公里范围内就有143段易发生泥石流的沟壑,平均每公里3条,发生的泥石流更是不计其数;
温度低了不行,温度高了也不行,说得直白点,我国修建天山胜利隧道,就是在创造奇迹,将“不可能”变成“现实”。
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天山胜利隧道施工环境恶劣
第三,高大的天山,使得胜利隧道全长达到22.13公里,成为目前世界最长的高速公路隧道,但也让工程量大幅增加。
由于重力因素及风化作用,地球上的山脉都是越接近山顶越窄,为了降低隧道长度和工程量,天山胜利隧道选在了海拔3200米的地方,但即使如此,由于天山山体太庞大,南北跨度达到100-400公里,整条隧道的长度仍然达到22.13公里;
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天山胜利隧道
这是个什么概念?
1.自古以来,秦岭都是横隔我国南北的一道天然屏障,而陕西境内穿越秦岭的终南山隧道,长度也才约18公里;
2.第一条穿越天山的隧道,是2008年建成的北天山铁路隧道,但其全长也只有13.6公里;
3.以天山胜利隧道隧道的长度,虽然建成后是穿越天山的最便捷通道,但汽车以正常速度通过这条隧道,也需要超过20分钟;
如此长的隧道,当然也会使得其工程量更大。
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第四,高大的天山,使得胜利隧道的最大埋深达到1112.6米,给工程施工带来了一系列问题。
前面提到,天山胜利隧道所在区域平均海拔超过3200米,奈何天山实在太过高大,导致隧道的最大埋深仍然达到1112.6米,作为对比,同样穿越天山的北天山隧道最大埋深为1038米;
而为隧道通风的2号竖井,深度更是达到706米,是全世界最深的高速公路竖井,同样对比一下,我国第一高楼上海中心大厦,高度也才632米。
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天山胜利隧道竖井
如此惊人的埋深,也会造成不少问题!
最典型的就是地应力高,天山胜利隧道一些地段的最大地应力值达21.8兆帕,是一般岩石承载力的50倍以上,因此在挖掘过程中非常容易发生堪比四五级地震的岩爆;
更别说在隧道施工过程中经常遇到的塌方、涌水等问题。
而天山胜利隧道由于埋深太大,还穿越了多达16个地质断裂带,这无疑进一步增加了施工过程中遇到上述问题的可能;
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比如在2021年10月,天山胜利隧道中导服务洞就发生过一次塌方,出现大量涌水,2023年11月,天山胜利隧道出口端也发生涌水,每小时出水量达到200立方米,等等;
很显然,埋深大、地质条件复杂,也会让施工难度进一步增加。
施工环境恶劣、工程量巨大、施工难度惊人,也正因上述因素制约,在天山胜利隧道规划之初,专家预计,如果按照传统施工方式,其工期将长达12年;
但实际上,天山胜利隧道于2020年3月开工,到今天(2024年12月30日)贯通,也才用了不到5年而已,彻底建成则大概需要52个月;
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天山胜利隧道贯通
要知道,同样穿越天山的北天山隧道,从2004年11月开工到2008年12月28日贯通,也用了4年多,而这条隧道全长只有约13.6公里。
那么,我国究竟给天山胜利隧道施了什么“魔法”,导致其工期大幅缩短呢?
全城探秘仔细查找资料,总结出以下几个原因:
第一,天山胜利隧道采用世界首创的“三洞+四竖井”施工方案,从方式上提升施工效率。
传统的隧道建设,大多都是“双洞”也就是两个主洞同时施工,而天山胜利隧道采用的“三洞”,则是在此基础上增加了一条直径8.4米的中导服务洞;
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三洞+四竖井”施工方案示意图
方案的优势是,中导洞可以使用TBM掘进机快速挖掘,让施工人员提前了解前方的地质条件,并为主洞挖掘提供工作面,掘进机可以从两侧同时施工,挖掘速度能达到传统钻爆法的3到10倍;
有了中导洞,两个主洞的挖掘也更加便捷,高峰期可实现主洞6个工作面同时作业,相当于分段施工,从而提升挖掘效率。
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“四竖井”则是在隧道顶端开挖4座竖井,以实现纵向通风,改善隧道施工环境;
也正式凭借我国首创的施工方案,天山胜利隧道才得以快速贯通。
第二,为了应对天山复杂的地质条件,我国还专门自主研制两台TBM掘进机,从设备上提升施工效率。
这两台TBM掘进机分别是“天山号”和“胜利号”,全长达到282米,重达2000吨,由我国自主研制,国产化率超过98%,拥有两种掘进模式,开挖直径则达到8.43米;
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“天山号”
可以说,它们就是为挖掘天山胜利隧道“量身打造”,负责隧道中导洞的挖掘。
两台TBM掘进机投入使用,对天山胜利隧道挖掘效率的提升非常关键!
其中,“胜利号”每日掘进距离最高达到35米,一个月掘进了528米,这是同类别掘进机在类似施工条件创造的新纪录;
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而“天山号”只用了80天,就成功穿越了F6博罗科努-阿其克库都克断裂带,这是天山胜利隧道最大、最危险断裂带,也是整个隧道实现贯通的最大“拦路虎”。
首创的施工方案
量身打造的施工设备
两个方面的保障,使得天山胜利隧道恶劣虽然面临的施工环境、复杂的地质条件以及巨大的工程量,但施工进度之快还是超出很多人想象:
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天山号与胜利号两端同时开挖
2020年3月29日,隧道正式开工;
2022年7月6日,隧道开挖任务完成过半;
2023年10月30日,隧道总体开挖任务完成64.75%,长度突破14公里。
2024年9月28日,开挖进度达到95%;
而在今天(12月30日),整个隧道顺利贯通,用时不到5年。
如果说,天山胜利隧道,本身就是一项名副其实的“大国工程”,那么它的迅速贯通,则体现了非常寻常的“大国效率”;
放眼全球,谁与比肩?
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乌尉高速
作为控制性工程的天山胜利隧道贯通后,乌尉高速的建设必将进一步提速,通车指日可待;
这条高速公路不仅突破天山这道高大屏障,连通新疆南北,也大大提升了两地来往的效率,汽车穿越天山仅需要20多分钟,而乌鲁木齐到尉犁的时间,也从原来的7个小时缩短到3个小时;
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不止是准噶尔盆地到塔里木盆地的交通更加便捷,从更大范围来看,新疆向南与青海、西藏等省区的联系也会更密切,唐代诗人王勃在《滕王阁序》中写到,“关山难越,谁悲失路之人?”
也许放到今天,面对天山胜利隧道这样的奇迹,他也会赞叹“天堑已通,更迎远方之客”吧!(部分图片来自网络,为防止文章被抄袭洗稿加了水印,如有侵权请联系删除)