工程概况
格鲁吉亚南北走廊公路是连接俄罗斯、格鲁吉亚、亚美尼亚、阿塞拜疆等国家的重要通道,线路中部的古多里山区冬季降雪频繁,年平均气温低于5℃,降雪常常造成交通中断,最长可超过20d,给区域交通运输造成极大不便。
Kvesheti Kobi公路隧道项目(简称KK公路)是格鲁吉亚北部南北公路走廊的一部分,由中国铁路隧道集团承建,主要由1条长9km主隧道和1条应急隧道组成。它穿过古达里山脊的底部,将通过笔直的公路将行车距离从现有的蜿蜒山路35km缩短至12km,行车时间将从1h缩短至20min。
Kvesheti Kobi隧道北部南北公路走廊一部分
南北公路Kvesheti-Kobi段第一标段位于姆茨赫塔-姆季阿涅季州境内,包含9000m的单洞双线主隧道、9000m的小断面应急隧道和1000m路基工程,该隧道是目前格鲁吉亚境内最长的公路隧道。该项目的成功中标,对进一步开拓格鲁吉亚及欧洲基建市场,巩固中铁隧道局在世界范围内大断面TBM施工领域的核心竞争地位具有积极意义。
该项目作为格鲁吉亚单体最大的基建项目,计划工期4年(2019年-2023年),LOT1标段总长近10km,使用直径为14.86m世界最大直径硬岩掘进机进行施工,施工难度和工期压力大,施工标准和技术含量高。
2019年9月5日,中铁隧道局与格鲁吉亚区域发展与基础设施部公路局在第比利斯举行格鲁吉亚南北公路Kvesheti-Kobi段第一标段签约仪式。中铁隧道局承建的KK公路隧道(科维谢提至科比)位于格鲁吉亚北部姆茨赫塔-姆季阿涅季州,主要包括1条长9000m主隧道和应急隧道。
中铁隧道局与格鲁吉亚区Kvesheti-Kobi段第一标段签约仪式
工程水文地质
KK公路隧道项目位于格鲁吉亚北部卡兹别克市,距离格鲁吉亚首都第比利斯约136km。主隧道采用1台直径15.08m的单护盾TBM进行施工,隧道洞身穿越高加索山脉古多里山,地质条件复杂,地下水发育,地层包含石灰岩、泥灰岩、凝灰岩、粉质黏土岩等,岩石全风化为土层,遇水泥化,糊刀盘、堵刀孔现象突出。
中铁科研院西南院地质所负责该隧道的地质咨询和超前地质预报业务,采用地质调查法、物探法等手段提前查明隧道前方隐伏不良地质等。
盾构选型
工程采用中铁装备集团、中铁隧道局集团设计制造的世界最大直径硬岩掘进机“高加索号”。针对隧道工程长距离、大埋深、岩石硬度强带来的施工难题。“高加索号”盾构机采用中国设计、中国标准,由中方独立制造。直径为15.08m,是目前世界最大直径盾构机,全长182m,总重量3900t,最大推力2.26万吨,总功率9900kW。采用超大直径单护盾TBM主动铰接系统、双速减速机系统、箱涵同步拼装等针对性设计,实现了主机姿态的精确调整和大埋深设备强脱困功能,使设备在不同的地质条件下具有良好的掘进能力,确保施工质量、施工安全。
“高加索号”中国设计、中国标准、中国制造
本次为了保障隧道项目推进,不仅采用了关键部件分块设计组装技术,满足格鲁吉亚当地苛刻运输条件限制,并且创造性运用首次安装交付技术,即所有部件由中国运往格鲁吉亚,现场组装,大大减少制造时间。“高加索号”TBM在中国制造完成后,经过拆解,2020年9月28日分部件运往格鲁吉亚。首批部件于2020年冬季自上海港启航,途径太平洋、印度洋、红海、地中海、黑海,于2021年1月到达格鲁吉亚波季港。受冬季降雪导致的常态化封路、间断通行等影响,后续部件陆续抵达。
“高加索号”部件通过古多里山区
“高加索号”部件通过防雪崩隧道
盾构机运抵格鲁吉亚隧道工地
项目工程位于姆茨赫塔-姆季阿涅季州境内,包含9000m单洞双线主隧道、9000m小断面应急隧道和1000m路基工程,该隧道是目前格鲁吉亚境内最长的公路隧道。
世界最大直径盾构机,全长182m
盾构机始发
2021年9月10日上午,在海拔2000m高加索山脉南麓古多里山中,中国建设者历时3个月完成了全球最大直径全断面硬岩掘进机(TBM)“高加索号”的现场组装,成功始发,这“一带一路”重点交通工程进入TBM快速施工阶段。
Kvesheti-Kobi超大直径盾构机始发
格鲁吉亚国家总理伊拉克利•加里巴什维利出席始发仪式
“高加索号”后车架
“高加索号”穿越冰雪日进新高
2022年1月3日,格鲁吉亚海拔2000多米古多里山中积雪厚度达到1m,气温低至零下20度,Kvesheti-Kobi公路隧道 “高加索号”掘进完成7环(14m),创造了自始发以来日进尺最高纪录。1月5日晚,主隧道累计完成掘进390m。“高加索号”进长度8860m,隧道最大埋深1121m,普遍在600m以上,隧道岩性以凝灰岩,泥灰岩为主。针对该项目长距离、大埋深带来的施工难题,采用针对性设计,使设备在不同气候和地质条件下具有高效掘进能力。
Kvesheti-Kobi公路隧道建设施工现场
现场服务团队对设备进行调试
格鲁吉亚项目位于高加索山南廘,处于高原高寒地带。1月气温最低能达到零下20度,这几天连日下雪,积雪都有1m深了。受暴风雪天气和新冠肺炎疫情影响,物资保障、人员出行十分困难。现场团队超前准备,精准把握,从设备组装质量控制到试掘进层层把关,确保设备的性能得到有效发挥,克服疫情及严寒的影响,持续为设备的顺利掘进提供24h保驾护航,掘进效率不断提升,创造自始发以来日进尺最高纪录。
冬季隧道现场
项目各个作业面全面铺开,应急隧道北口开挖支护累计完成2370m,管片生产完成10376片,箱涵预制完成280块,应急隧道南口边坡已经开始进行进洞前的准备工作。
冬季隧道出入口
“高加索号”掘进突破2500m
2022年7月,格鲁吉亚Kvesheti-Kobi公路隧道施工现场, “高加索号”掘进突破2500m。盾构机良好的地质适宜性和高效的连续掘进技术吸引了业内承包商广泛关注。
7月12日,意大利国际承包商代表一行抵达格鲁吉亚项目部参观交流,现场观摩了“高加索号”连续掘进技术的实际应用,并给予了高度评价:“单护盾TBM具备连续掘进的功能,而且在连续掘进过程中,油缸压力可以由PLC实现完全自动控制,太厉害了!”
意大利国际承包商代表一行抵达格鲁吉亚项目参观
在传统盾构机施工作业中,盾构机每向前掘进一环,就需原地停下,完成一环管片拼装,再继续掘进。“高加索号”采用推进力矩智能平衡技术,经过前期基础研究、工业试验后,Kvesheti-Kobi隧道首次搭载运用这项技术,实现了掘进与拼装2道工序并联作业,大幅提升施工效率。
“高加索号”掘进突破4000m
2022年11月14日,格鲁吉亚南北走廊Kobi-Kvesheti公路隧道“高加索号”盾构顺利通过有毒有害气体突涌地段,掘进突破4000m大关。自“高加索号”始发掘进以来,先后攻克了软弱土层、有毒有害气体突涌、地下水发育等不良地质,同时克服了工程所在地高寒、冬期施工长,当地物资稀缺等客观影响,项目科学应对、超前筹划、合理组织,取得了日掘进最高20m、单月最高掘进420m的好成绩。
2022年6月13日、9月17日应急隧道及主隧道开挖面施工过程中相继发生有毒有害气体突涌,经检测该气体主要为CO2,最大涌出量达1200m3/h,施工人员接近开挖面时会出现强烈的刺鼻感及眼睛会有灼烧感,处置不当将会对人员安全、工程进展造成较大影响。项目不等不靠、迎难而上,邀请专家对有害气体突涌防治方案进行评审把脉,组织召开专题研讨会,最终确定了“以通风为主、堵排结合、钻探监测、综合治理、安全可控”有毒有害气体防治原则。一是采用HSP、超前钻机、凿岩台车在应急隧道进行超前物探、钻探、加深炮孔探测;二是应急隧道、主隧道各布置一套智能监控系统,进洞前可在调度室实时监测洞内气体情况;三是优化通风方案,将压入式通风优化为巷道式、抽出式混合通风系统。四是成立应急处理小组,配置充足的应急救援物资。
“高加索号”掘进突破4000m