西香高速公路建设,用创新挑战九大超级工程
把“立交桥”建在大山“肚子”里

□四川日报全媒体记者 寇敏芳
一条高速路,九大超级工程
3桥
泸沽湖特大桥
理塘河特大桥
雅砻江特大桥
5隧
西昌隧道
盐源隧道
棉桠隧道
木里隧道
长柏隧道
1互通
元宝枢纽地下互通
9月初,西香高速(西昌—香格里拉高速公路)元宝枢纽地下互通D匝道隧道实现进洞施工,标志着该项目建设迈入全面施工阶段。这座修建在大山“肚子”里的“立交桥”,被WRCA(世界纪录认证公司/机构)认证为“世界最大规模山区高速公路全地下互通(在建)”,是西香高速九大超级工程之一。
从西昌延伸至香格里拉(四川境)的西香高速,九大超级工程均拥有世界级建设难度。
一座大桥16次选址,逼出三项“世界纪录”
早在2011年,西香高速便启动规划设计,因建设难度大、投资高,招商一度陷入僵局。直到《国家公路网规划(2013年—2030年)》将G7611线都匀至香格里拉高速公路纳入规划,作为其中一部分,西香高速项目才得以重启。2022年项目正式开工,目前全线进入大规模施工阶段。
西香高速有多难?一组数据最为直观:项目桥隧比73.4%,其中桥梁131座,隧道32座,概算总投资587.38亿元,单公里造价约2.51亿元。它是四川省内最偏远、由单个项目公司管理的单体投资体量最大、建设管理难度最大的在建高速公路。
9月初,记者跟着西香高速桥梁技术负责人、四川省公路规划勘察设计研究院有限公司桥梁勘察设计分院副总工程师蒋建军再次来到建设现场。
泸沽湖特大桥,是全线规划中的重头戏。桥梁全长1952米,主桥为单跨跨径1680米的钢桁梁悬索桥,拥有三项“世界之最”:世界最大跨径空间缆悬索桥、山区世界最大跨径钢桁梁悬索桥、世界最大U型隧道锚。
作为全线“世界级”头衔最多的工程,泸沽湖特大桥选址颇有些“被逼无奈”的意味。“既面临不良地质结构的挑战,又要考虑施工成本和造价,还要兼顾交通转换的便利性。”蒋建军说,大桥紧接西香高速的“转折点”,从西昌一路延伸过来的高速路,在这里分岔,主线继续向西直抵泸沽湖,支线则向北通向木里县。
泸沽湖特大桥是蒋建军心中的“小15”。他和团队在16个桥址中选出这座15号桥。规划后期,在进入决赛圈的14、15、16号桥中,14号、16号跨度短、建设难度虽然稍微小一些,但一个绕行路程过长,一个不具备施工条件;15号桥接元宝枢纽地下互通,通过“明桥+地下立交”组合,可为交通转换减少绕行6.8公里,节约用地约33亩。经过对16个桥址的反复比较后,最终逼出泸沽湖特大桥这一“世界级”工程。
西香高速九大超级工程,无一不是在极限中选址。木里支线,全长33.61公里,桥隧比高达99%。这条线上的理塘河特大桥又是一个“不可能为之”的工程,在地形陡峻、地质复杂、生态敏感、无人区施工的难题下,桥梁设计采用无塔悬索桥新型结构,桥长世界第一,工人和物资均通过缆车运到对岸。
九大超级工程包括三桥五隧一互通,“三桥”中除泸沽湖特大桥、理塘河特大桥外,雅砻江特大桥的组合桥面板也是悬索桥的首次应用。“五隧”包括西昌隧道、盐源隧道、棉桠隧道、木里隧道、长柏隧道,均为10公里级超特长隧道。
一条高速9个超级工程,在高速公路建设中极为罕见。
用创新挑战不可能,以智慧打造品质路
修建“世界级”高速,需要“世界级”的技术。
泸沽湖特大桥桥区地形陡峭,桥址岩层风化严重,这给隧道锚固定出了难题。该桥是一座钢桁梁悬索桥,把它想象成一张吊床,两端需牢牢固定才能承重,隧道锚就是承受主缆拉力的钢铁地基。
“以往的隧道锚像两只楔子插进山体里,但这里岩石软,下锚的位置有条断裂带,常规隧道锚难以受力。”蒋建军说,多次研究后,团队采用U型隧道锚设计,它就像两只手臂,给软裂的山体一个“熊抱”,不仅节约20%混凝土,还能避免大开大挖引发地质灾害。利用自锁效应,将7万吨主缆拉力均匀地传递到地基,拉力越大,锚固越稳。
泸沽湖特大桥横跨卧罗河,桥面到水面落差高达500米,河谷的季风对这座世界最长的悬索桥又是一大考验。悬索桥索塔通常用钢或混凝土建造,但钢塔贵,混凝土塔笨重抗震差。团队以人体骨骼为灵感,采用钢管钢箱构成“骨架”,混凝土填充成“肌肉”,既能抗风,抗震性能也较传统混凝土桥塔提高约30%。施工中也有创新,钢骨架由工厂预制,现场像搭积木一样拼装。如此一来,大幅节约工期。
脑洞大开的设计,在全线九大超级工程中都有体现。元宝枢纽地下互通,把立交“搬”到大山“肚子”里。西香高速元宝枢纽互通项目经理李欣旺介绍,施工中,几乎囊括了隧道工程全部施工方式及工艺工法,开挖方法多达11种,工程结构类型多达36种,堪称隧道开挖的“工法博物馆”。
目前全国在建第四、全省第二长隧道——全长14.15公里的盐源隧道,属于特长、低瓦斯隧道,地势陡峭、地质条件复杂。为此,蜀道集团科研团队联合铁建重工集团,历时7个月,研发出专用于险要山岭隧道掘进的特大型TBM“蜀畅1号”,通过超前TBM平导洞,将主洞划分为若干段短隧道,实现“长隧短打”,将建设工期由7年缩短为4年。
“一切施工尽在掌握。”来到西香高速调度指挥中心,大屏幕上施工进度一目了然。一键操控无人机,管理人员仿佛装上“千里眼”,AI助手、试验室等多个模块辅助,可实时同步项目建设各环节试验数据,可辅助对不合格情况的倒查追溯管控。
对凉山而言,西香高速建成后将与宜攀、西昭、昭普等多条高速公路一起,构建起“多高一体”的综合交通枢纽体系。据省交通运输厅建管处、规划处相关负责人介绍,“十四五”是凉山州高速公路建设高峰期,目前在建高速8条,今年新开工高速3条。