北非最長的隧道有多難修?25個國家束手無策,唯有中國能搞定

資訊     2021年07月16日
北非最長的隧道有多難修?25個國家束手無策,唯有中國能搞定

2006年12月,阿爾及利亞將北方幹線鐵路中,55公里鐵路複線這一重要項目,即北方幹線鐵路西段(阿爾及爾到奧蘭)這一段,進行公開招標。

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在次的招標會上,共計有25個國家參與,其中包括了日本、德國、義大利、法國等世界知名的工業大國。但這次的工程,卻令他們在經過初步審視之後,紛紛選擇了放棄。

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最終,僅有中國毫不猶豫地接手了此項目。這時就有質疑的聲音出現了,有部分國家宣稱,中國接下這個高難項目,純粹就是死要面子活受罪。

號稱「工程師的災難」的甘塔斯隧道

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北方幹線鐵路跨越了利比亞、突尼西亞、阿爾及利亞、摩洛哥,這4個位列非洲經濟發展前列的國家,全長總計2730公里,被視為北非經濟交通的大動脈。

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其中建於阿爾及利亞的甘塔斯隧道,就達到了14.68公里,是當今北非最長的隧道。

隨著該隧道的誕生,從阿爾及爾到奧蘭之間的行程足足縮短了2小時。

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這樣不僅節省了大把的通車時間及運輸成本,更意味著縮短了北非城市之間的距離,串聯起了它們之間經濟貿易的溝通,加速了當地工業化、農業現代化、城市化的發展。

換句話說,甘塔斯隧道是照在北非大陸上的一道曙光。

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那麼這樣一個足以號稱世界超級工程的項目,又為何令諸多工業強國望而止步了呢?

直觀地講,天底下沒有白吃的午餐,甘塔斯隧道所帶來的豐厚收益背後,要面臨的是自然給予的等價的嚴峻挑戰。

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甘塔斯隧道的岩層組成,主要為第三系沉積泥灰岩。該泥灰岩最大的特點便是松、軟、易碎,遇水後容易膨脹變作泥漿;

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使得在開鑿施工的過程中,容易出現因高地應力影響的洞身變形,導致大面積坍塌的危機;甚至部分地段可能會出現突泥、涌水的情況。

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其次,阿爾及利亞當地氣候普遍炎熱乾燥,大部分地區常年遭受來自南方和東南方的乾熱風侵襲;

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加之其境地形地貌多樣,由北方首都阿爾及爾,到南部的世界最大沙質荒漠撒哈拉大沙漠,由濱海平原橫跨高原丘陵直至荒漠,沙漠的總面積甚至占了全國土面積的85%。

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整個隧道的建設需要穿越如此複雜的地形,可以說是不容樂觀,甚至影響到了器材資源的運輸效率。

綜合考量下來,存在地質條件不穩定、生態脆弱、天氣環境惡劣、資源短缺等問題。

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可以說想要成功拿下甘塔斯隧道,不僅是對建設工人們體力與意志力的磨練,更是對設計工程師智慧與素養的考驗。這一項目甚至被法國工程界授予了「工程師的災難」的稱號。

用實力回擊質疑,中國如何創下隧道工程史的奇蹟

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因為涉及了甘塔斯隧道的開鑿建設,55鐵路複線項目令許多國家望而卻步,唯有中國在這個時候毫不猶豫地接下了挑戰。

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但由於資金等方面的問題,甘塔斯隧道直到2011年4月18日才正式開工,之後中國鐵建花費了將近7年的時間,才攻克了這個難關。

對比中國接手的其他超級工程項目來說,這次的建設速度可以說是非常緩慢了。那麼又是怎樣的困難,攔下了我們前進的腳步呢?

此時不得不提一下,在面對如此龐大規模的基建工程時,中國與歐洲的監管標準存在著一定差異。該項目雖由中國鐵建股份有限公司中標,但卻不是此公司一家全權承包的。

而是中國鐵建中標後負責施工,來自阿爾及利亞的宗主國——法國的設計公司塞達斯,則負責提供設計方案並進行監理。

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法國設計師針對甘塔斯隧道的初期開鑿工作,採用了新奧法:即運用薄層支護手段保持圍岩強度、控制圍岩變形,以發揮圍岩的自承載能力;

並通過施工監控量測,來指導隧道後續的設計與施工。

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該方法雖然所需要進行的工序較少,受到的干擾也少,便於管理、作業,但卻十分考驗隧道的地質條件。

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施工團隊在進行進出口及斜井的掘進工作時,發現了大面積由砂質泥灰岩,與帶砂岩的黏土泥灰岩組成的地質片段。

由於新奧法的設計方案需等待初期支護的完全閉合,使得隧道內較差的岩層環境長期暴露於空氣中,導致泥灰岩遇水膨脹,初期支護嚴重變形。

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直至2013年9月,位於出口地段的支護變形值,已經大幅超出了合理範圍,引發了拱架斷裂、噴射混凝土開裂、剝落等一系列現象

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即便施工團隊開始不斷地加強支護,進行多次初支換拱,浪費了近一年的工期,但仍然於事無補。

而且在某次進行出口處的維護補救措施時,還突發涌水,使得後返已經閉合的初期支護被浸泡損壞,仰拱隆起斷裂,泥漿淹沒了半個洞穴,工程不得不立即終止。

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面對法國一方的束手無策,中國一方不願就此服輸,故而打算另闢蹊徑。

隨後中國鐵建聯繫了國內的實驗機構,請求幫忙分析甘塔斯隧道的岩層結構,以及該地泥灰岩的成分特性;

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再通過綜合地質勘查方法(包含了工程地質測繪、地球物理勘探、工程鑽探、室內試驗及水文實驗等等),細緻地剖析整個隧道的地質構成;

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以其他維度的數據將岩層進行分門別類的討論;進而嚴謹準確的推斷出施工過程中,可能會引發的岩層結構變化,增加了作業時的安全性。

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然後再將這些結果端到國際的檯面上,組織國內外的建設專家進行多番的探討會診,最後對症下藥,得出一份針對膨脹岩的剛性支護設計

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剛性支護的設計原理採用了新意法,該方法的基本原則為全斷面開挖、運用超前支護,和加固措施減小或避免圍岩、在離掌子面較短的距離支護封閉,以減小隧道變形。

在面對甘塔斯隧道這種複雜的地質情況時,能夠充分有效地控制岩土的變形,從而讓隧道掌子面與洞身之間能夠穩定支護,保證了隧道施工時的平衡。

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但是這份支護設計方案卻並不被法國所看好,中歐兩方的建築理論體系存在著一定的差異,對於一些建材模型的設計標準大有不同;

施工前又必須依照歐洲的監管標準,支護的類別選取主要根據超前地質鑽探,以及現場掌子面勘察的結論來劃分規定。

如遇突髮狀況,需要向監理工程師提交書面報告闡述緣由,彙報補救措施以及確認建材數量,經過審核批准後才可實施

如此繁文縟節的流程,使得中國陷入了寸步難行的境地,當兩方的觀點成對峙狀態時,只能不斷地進行溝通與磨合。

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在工程停止了一年半後,中國鐵建自掏腰包,用該支護設計修建了15米的試驗段。經過實際測試得出結論,隧道內沒有再出現拱起、剝落的現象,岩層變形的問題得到了良好的控制。

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於是在後續的再動工中,中國堅持採用新方案,並在某些處理工序中學習了歐洲的方法融會貫通,用行動以及結果反駁法國監工方質疑的聲音。

兩方之間建立了信任,工程也就變得順水推舟,事半功倍。

是金子總會發光,現在的中國需要走出去

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阿爾及利亞當地時間2017年10月30日上午9時30分,阿爾及利亞北方幹線鐵路上的重要工程——甘塔斯隧道宣布正式貫通。

它不一定是中國建造史上的一份高分答卷,但一定是一份值得中國不斷反思警醒的考題。

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中國鐵建中土集團副總經理王勁松認為,甘塔斯隧道的示範意義在於,中國公司完全可以適應歐標體系的要求,在嚴格的歐標體系下生存、發展。

也同時告訴世界,中國是有能力參與複雜工程的設計的,並不只是簡單的施工。

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此次甘塔斯隧道建設緩慢的原因主要有兩個大點,一是法國設計公司的方案存有紕漏,造成了不可挽救的隧道坍塌,暴露了當時歐標仍然存在需要改進的地方。

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二是負責施工的中方與負責監管的法方,沒能第一時間達成信任,使得工程被長時間地擱置。

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甘塔斯隧道與其貫通同年間,國內所發生的秦嶺隧道交通事故也經常被拿出來,就隧道建設方面的歐洲標準與中國標準,進行比較討論。

在過去的三十年里,中國在符合國情的社會主義方針指導下,城鎮化的發展非常迅速,一躍成為了全球最大的基建市場。

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而且由於中國國土地大物博,我們所能學到的土木知識,所能積攢的基建經驗也是相當豐富的,於是便逐漸有了開拓海外基建項目的需求

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回想中國剛剛迎來改革開放時,各項的發展都還處於落後世界強國一大截的窘境,許多國家對我們的印象還停留在穿著旗袍大馬褂、梳著長辮丸子頭。

有些外國人甚至難以相信,如今站在面前的昂首闊步的黃種人,已經有了與其掰一掰手腕的底氣和實力。

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我們中國人堅信著,是金子總會發光的,我們還需要學習進步,更需要走出去,走到世界的舞台上去,去擊碎世界對我們的固有印象,去反駁那些質疑中國的聲音。