雀兒山隧道的修建，「特難」難在哪裡？

出品| 網易新聞學院

作者| 鐵流

　　 雀兒山隧道位於317國道（川藏公路北線）甘孜至德格崗托之間，東距成都約900公里，西距西藏地界約150公里，隧道全長7079米，是國道317線重點控制性工程，更是世界罕見的高海拔特長公路隧道。

　　雀兒山隧道的修建不僅克服高寒缺氧、物資人力匱乏等困難，還解決因隧道地區地質條件複雜，而誘發的坍塌、涌水、岩爆等不確定因素造成施工難題。經過5年時間的奮戰，先後投入2000多人參與施工，終於建成了這一特難隧道。

山高路險：「冬過雀兒山，如闖鬼門關」

　　雀兒山主峰海拔6168米，山上一年四季一片荒涼，寒風凜冽。由於高海拔，就連途徑雀兒山的乘客都會有高原反應，更別說「駐紮」的施工工人了。

　　雀兒山卻是國道317線從內地進出西藏的主要通道。雀兒山公路最高點處于海拔5050米，一年一半的時間因冰雪封路。路況非常差，一不小心掉進冰窟窿是常有之事，更別說因路滑翻車、車落下懸崖了。按理說，一般情況下一輛班車早上6點出發，589公里的路程下午5點就可以抵達。但這裡經常發生突發情況，班車延誤至第二天3點才能到底目的地。

　　所以，雀兒山素有「川藏第一險」之稱，當地更是流傳著「冬過雀兒山，如闖鬼門關」的說法。

「一步三喘氣」，人工效率不到平原地區的一半

　　雀兒山自然條件惡劣，天氣喜怒無常，時而狂風呼嘯，席捲沙石滿天，時而暴雨傾盆，冰雹濃霧迷漫。每年只有3個月不下雨，山高風大飛沙走石，6級以上大風每年要刮5個月左右。這裡最低溫度在零下20攝氏度，濕度僅為40%，紫外線強度為平原地區的3—4倍，人工效率達不到平原地區的一半。

　　工人中流傳著這樣一句順口溜：「雀兒山，風吹石頭跑，四季不長草，一步三喘氣，夏天穿棉襖」。

物資人力匱乏，後勤給養「跟不上」

　　項目施工中，許多材料需要從900多公里外的成都採購，中途要翻過多座海拔4000米以上的高山，沿途多是施工路段，交通狀況極差。惡劣的交通條件，直接帶來了物資人力匱乏以及後勤給養輸送困難——在最初的日子裡，施工人員所需要的生活物資大部分依靠成都輸送。後來交通改善了，一部分物資才由德格輸送。

　　後勤「跟不上」，施工單位就必須精打細算，定期核查諸如鋼筋、水泥、煤炭等主要耗材的使用情況，並精確計算未來1個月的耗材需求量和生活物資使用量，提前一個月做好採購，防止工期延誤。

施工5年，選線勘探5年——「十年磨一劍」

　　雀兒山隧道的選線也是一大難題——畢竟海拔定高了，不僅容易被積雪封路，隧道縮短路程的作用會被縮小，適得其反；選低了，又會增加隧道的長度，加大施工難度。

　　所以，工程師們親自勘探，翻越雀兒山，採集數據後，設計了2公里、4公里、7公里等多個方案，並在多個預選方案中的進口、出口處，分別建立了氣象觀測站，用一年的時間觀測、記錄不同海拔高度四季的氣象要素數據，並根據記錄推測、模擬極端氣候的實況。

最終，設計團隊把隧道長度定在7公里，把雀兒山隧道進口處設計在海拔高度4373米的位置，把出口處在海拔4250米的位置。隧道呈現中間高、兩邊低的形態，這樣設計主要是為了防止隧道積水，以及因積水導致隧道結冰。工程師們將隧道口選在了山脊處，利用自然地形，避免山頂雪崩、積雪封住洞口。

　　雖然雀兒山隧道建設工期5年，但從設計開始，經過項目調研、地質勘探、氣象觀測、隧道測設等研究足足耗費了10年時間。

　　正在施工的挖掘機

高原缺氧似乎是一個「老生常談」的難題

　　前面提到高原反應，雀兒山隧道口平均海拔4200多米，空氣中氧氣含量相當於平原的58%，而隧道深處氧氣含量低於平原的53%。為了提升隧道中的氧氣濃度，施工單位採用了設置氧吧、設置供氧管道、在通風管內摻加氧氣、隨時攜帶氧氣瓶等多種方式。

供氧管道——首先，建設專用隧道內送氧管路，將高濃度氧氣送到掌子面後方50米處，供應管道末端每隔幾米就有一個花灑式的噴頭，氧氣噴出來，瀰漫在作業區域，實現隧道內主要施工人員密集區域重點供氧。

通風管內摻加氧氣——其次，充分利用通風管道，把制氧站的輸氧管道安裝至軸流風機進風口，除了掌子面爆破出渣排除炮煙和粉塵的時間之外，其餘時間全部用來向隧道中輸送氧氣，提升隧道內的含氧量。

設置氧吧——再次，建設氧吧和吸氧室。氧吧其實是在隧道內的吸氧車，車上裝配40L氧氣瓶4個，吸氧器10套，攜帶型2L、3L氧氣瓶及吸氧器分別5套，以便於洞內施工人員，在身體不適時，或休息時吸氧恢復。在洞口建立吸氧室，室內配置25套吸氧終端，施工人員在進入隧道前先在吸氧室吸氧30分鐘，換班時同樣在吸氧室吸氧30分鐘。另外，在施工單位還在值班室、隧道監控室、料庫辦公室、拌合站、加工車間、炸藥庫監控室等洞口施工配合區域，配置40L氧氣瓶，安裝吸氧終端或配套吸氧器，確保洞口生產配合區人員供氧到位。

攜帶氧氣瓶——在有了上述措施之後，還以個人攜帶氧氣瓶為補充。畢竟在爆破出渣、通風管道排煙期間是停止供氧的，這時候就需要部分施工人員隨身攜帶氧氣瓶來補充氧氣，比如出渣指揮人員、出渣車等機械司機，均攜帶2L背負式吸氧器施工。

　　不過，即便有了上述措施，依舊不夠保險，畢竟長期高原作業對於員工的身體影響非常大，最初時候是一年一次休假，但在體檢後發現，不少員工血紅蛋白嚴重超標，於是調整為半年一次休假。而且還建設了娛樂室，溫泉浴室（隧道出口不遠的處有溫泉）等附屬設施，保障施工人員的身心健康。

機器的高原反應有點「嚇人」，甚至會造成黑煙污染

　　根據經驗，海拔每升高1000米，大氣壓降低10%，內燃機功率損失相對於平原指標下降8%-12%，空氣動力設備功效相對於平原指標下降10%-13%。在低氣壓、低氣溫的環境下，機械設備往往會遭遇低溫啟動困難，機械效率僅為平原地區的50—60％左右，油耗有會大幅上升。空氣動力設備效率下降到原來的一半，而且機械故障率是平原地區的2-3倍。

　　機械設備在功率下降的同時，還會因為高原缺氧，造成柴油機進氣含氧量不足，柴油在髙壓霧化後燃燒不充分，造成大量黑煙污染空氣。機器的高原反應更是「嚇人」。

　　對於設備功率下降和柴油燃燒不充分而導致的黑煙污染問題，採取了三種解決方法：

　　一是在進氣空氣濾芯處增加設氧管，通過機械自身攜帶氧氣瓶的方式，提高柴油機的進養量，從而達到提高燃料利用率，建少黑煙排放目的；

　　二是在機械設備排氣管上增加過濾裝置，從而達到改良機械設備尾氣的目的；

　　三是添加外加劑，解決燃燒不充分的問題。

塌方、涌水似乎也是隧道修建的「家常便飯」

　　雀兒山隧道多次穿越破碎帶，圍岩級別交替變化大——圍岩情況較好有花崗岩類，但隧道穿越4條斷裂帶，屬軟弱圍岩，施工期長遇涌水、碎屑物質湧出、坍塌、岩爆等災害。

如何避免塌方？

　　為了儘可能這些施工難題，在開挖高原軟弱圍岩時，採用上下台階法和預留核心土法相結合施工，降低對圍岩的擾動。為了避免發生塌方事故，嚴格控制開挖步距，並採取振動爆破和鬆動爆破，減少對圍岩的擾動。

　　在進行斷面開挖的施工時，不僅要保證隧道的凈空和結構尺寸符合項目要求，還要將初期支護產生的形變納入考慮的範圍內。對於預留形變數的計算，要考慮諸如圍岩級別、斷面大小、支護情況等多種因素，根據所處環境的不同而做出合理的調整。

　　在支護時，通過管棚和超前小導管，對軟弱圍岩進行錨固；通過超前小導管注漿加固圍岩。注漿漿液通常採用純水泥漿或摻加水玻璃，達到加固圍岩的目的。在對軟弱圍岩進行防護時，選擇鎖腳錨桿進行加固。鎖腳錨桿技術是一種由錨桿、混凝土面和錨板組成的新型的結構物，在進行隧道開挖之前，通過鎖腳錨桿的排列，將錨桿打入到拱腳下，利用錨板對軟弱圍岩進行防護和加固，形成一種複合式結構。鎖腳錨桿能夠增強岩體的承載力和穩定性使得鎖腳錨桿的作用得到有效的發揮，防止因軟弱圍岩變形或者承載力不足而導致塌方等安全隱患。

怎樣解決涌水難題？

　　雀兒山隧道穿越3個大斷層破碎帶，在斷層破碎帶及影響帶附近，岩體破碎，裂隙發育，裂隙連通性好，地下水賦存空間較大。而斷裂之間的花崗岩，岩體較完整，裂隙連通性差，具有相對隔水性，因此，隧址區是一系列賦水、隔水相間的，受網狀斷裂控制的水文地質結構。

施工單位採用了泄水+注漿的方式有效解決了涌水的問題。依靠泄水洞和泄水孔、以及抽水機將隧道內的積水排出去，以降低隧道中的地下水位。同時，通過注漿加固減少岩層含水率，減少周圍岩石滲透係數，以限制隧道內岩層的滲水量，並最終實現以注漿加固鬆散岩體堵塞地下水滲流通道，從而達到治理水涌的目的。必須指出的是，由於雀兒山隧道呈現進口和出口低，隧道中間海拔略高的弧形，因而使隧道具有自然排水功能。

結語

　　雀兒山隧道建成之後，不僅避開3處（47000米）雪崩路段，6處（2220米）泥石流路段，還能使冬季積雪厚度大於1.5米的路段減少了約22公里。更關鍵的是，雀兒山隧道正式通車後，來往車輛只需要10多分鐘就可以穿過雀兒山，而不必再繞行長達兩個多小時的危險山路，並可以不再像老路那樣每年半年時間封路，可以實現全年貫通。

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編輯| 於冉帝