艰辛鏖战八年 攻克世界难题-木寨岭特长隧道贯通记

西北角·中国甘肃网记者 孙珩力

坐车行进于全线贯通的渭武高速公路木寨岭特长隧道中，可以看到隧道施工人员正在给隧道进行铺贴瓷砖的收尾工作，这条穿行于山腹之中，用了整整八年时，全长15.226公里隧道的贯通，标志着我国隧道建设的一次重大技术突破和理念革新。

近日，记者走进木寨岭隧道，在与专家院士和一线工作者的交流中，探访这八年间的艰辛与曲折，光荣与梦想。

千里交通动脉的要冲

木寨岭，古称氆氇岭，因岷州卫设木栏寨而得名，木寨岭作为漳河与洮河的分水岭，镶嵌在岷山北麓，海拔3200米，是通往甘肃向南通行、进入四川的主要屏障。

长期以来，车辆翻越木寨岭，必须沿国道212线盘山向坡而行，然后在海拔3216米处穿过全长1.71公里的国道木寨岭隧道，再持续下坡数公里才能抵达山下。

如遇雨雪天气、弯急坡陡，这一路段交通事故不断，威胁着过往车辆的安全。加快高速公路建设，新建穿越木寨岭的特长高速公路隧道，成为广大驾驶员和乘客的共同期盼。

2016年，随着甘肃省公航旅集团投资建设的渭武高速公路开土动工，渭武高速公路进入建设阶段。

“木寨岭隧道贯通以后，甘肃渭源至武都两地间的行车时间将从4个小时缩短到2个半小时。”甘肃省公路航空旅游投资集团有限公司长达公司党委书记、董事长王治才介绍。

“届时，我国高速路网南北方向主干线之一的G75兰州至海口国家高速公路也将全线通车，随着这条南北大动脉打通，将极大改善区域交通条件及投资环境，进一步助推沿线重庆、四川、甘肃等西部省市区域经济、文旅事业高质量发展，为内陆开发建设带来历史性机遇。”

以我国现阶段的基建能力，15.226公里，一般三四年时间就可以打通，谁也没想到，用了整整八年。

“我是2016年5月结的婚，婚假结束后就进了施工现场。走的时候对妻子说，‘预计三年，最多四年时间，我就能回兰州陪你’，没有想到，工程建设遇上了‘拦路虎’。而打掉这只‘拦路虎’，用了八年时间。”一直坚守在木寨岭特长隧道施工现场一线的高泽玺有些唏嘘。

“豆腐渣里打洞”

2016年5月，渭武高速木寨岭特长隧道建设全面拉开序幕，参建单位满怀信心分别从预定位置展开掘进。

为了加快隧道的掘进速度，除了从出入口两头开始掘进之外，施工单位还会在山体多处开掘斜井，在到达隧道不同位置后展开作业。

“我刚毕业就来到这里当技术员，跟着工程队掘进时才发现，洞口好进，掘进太难。”中铁二十一局木寨岭特长隧道项目七号斜井总工杨宝东回忆。

为抵御隧道变形，建设者每掘进一段，就要先用钢拱架对岩体进行支撑，然后喷射混凝土形成初衬，待混凝土凝固后，再进行二衬。从而使得隧道整个稳定下来。

然而，随着工程的推进，到了3号斜井。在强烈的地应力作用下，岩体对钢拱架形成巨大的压力，隧道日收敛速率达到19厘米，总变形量达到0.7米至2.05米。

“那感觉真是在豆腐渣的打洞，相当于在用钢筋和水泥扛着一座山。”杨宝东说，钢拱架撑不了几天就扭成麻花状。

普通钢拱架不能承受如此之重，建设单位便将其更换成强度更高的拱架。然而，结果仍然是严重变形。无奈之下，建设者只能一面一点一点向前掘进，一面又不断更换身后被压变形的钢拱架。一些钢拱架甚至要更换3次。

“当时真的是走两步，退一步。”原渭武高速定西项目办副主任王智佼说，一线施工人员不断流失、监理人员、甲方管理层人员都陷入了困境，最困难的时期，每个月的掘进长度不足20米，还不及拆换钢拱的隧道长度，施工进度一度陷入‘负增长’，成为了渭武高速上的“扼颈之环”。

院士来“号脉”

将“工”字形钢拱架换成强度更高的H形钢拱、采取不对称设计双层拱架技术……为应对软岩大变形，建设者在渭武高速木寨岭特长隧道的建设中，采取了一切能够想得到的措施。

方案一直在摸索，一直在调整改进，但成效不大。工程推进之慢、成本投入之高，让参建各方压力急剧增加。到2017年年中，甚至有建设者萌生退意，准备调离木寨岭特长隧道项目。

其他地方都修建好了，就在这里“卡脖子”，怎么办？

2017年9月，长达路业组织邀请包括中国科学院院士孙钧、何满潮以及中国工程院院士郑颖人等在内的岩土力学和隧道界顶尖专家，召开支护技术专家咨询会，对渭武高速木寨岭特长隧道进行会诊，聚力攻关。

院士们多次亲临一线施工现场，最终找到问题所在。

中国科学院院士孙钧认为，渭武高速木寨岭特长隧道在建设中遇到的变形量级，突破了地下工程界所遵从的理论和认知水平，勘察设计及工程施工没有可借鉴的成熟经验，可以说是隧道工程的禁区。

“它的难点不在于长度，而在于其地质条件复杂多变，炭质板岩地层及大断层破碎带集中，地质构造作用十分强烈。”对于渭武高速木寨岭特长隧道建设面临的困难和挑战，中国科学院院士、中国岩石力学与工程学会理事长何满潮这样表述。

两位院士的结论究竟意味着什么？

“可以从两个不同角度来看。一个是隧道掘进过程中遇到的岩体很糟，另一个是地质地应力太强烈。”负责渭武高速木寨岭特长隧道建设的省公航旅集团长达公司党委书记、董事长王治才说。

从岩体来看，渭武高速木寨岭特长隧道全线穿越炭质板岩，这种炭质板岩极易破碎，遇水便化成泥，稳定性差，易掉块坍塌。

隧道路线穿越12条大断层破碎带以及炭质板岩地层，地质构造作用强烈，变形量级突破了地下工程界所遵从的理论和认知水平，勘察设计没有可借鉴的成熟经验，难以预测围岩的变化规律。“软弱炭质板岩+超强的地应力”，这便成为隧道建设史上罕见的世界性难题——软岩大变形。

思路转变解难题

“面对让我们敬畏的自然现象，它可以引发一种新的、更具包容性的奇迹感，激发我们的集体想象力，让我们准备好探索新的方法去适应自然的召唤，让我们变得更有韧性。”

在“科创中国·智惠兰州“”国家兰海高速公路“卡脖子”工程木寨岭特长隧道论坛上，何满潮院士引用了这样一段话。

通过一系列现场调研和理论研究，孙钧和何满潮院士打破了传统被动支护方案，分别提出了让压支护体系和NPR锚索支护体系两项主动支护技术方案，将被动支护变为主动支护。

“通俗的说就是用‘纳鞋底’的方式，先把山体加固，然后通过锚索把山体牵引加固起来，山体自身来承受一部分重量。”渭武高速定西段项目办副主任李斌解释说，试验结果显示，满足设计要求，属于正常变形。

正如何院士所引用的，面对地质条件如此复杂，岩石结构松散的情况，按照以前用钢筋混凝土“硬抗”的思路，就会陷入“进两步退一步”的困境，心怀“敬畏”的去寻找更合理的解决办法，最终用“山”来抗山，这个世界性难题最终得解。

2018年9月，以孙钧、何满潮院士领衔的院士工作站正式成立，渭武高速木寨岭特长隧道技术攻关进入加速阶段。

“速度一下子提高到了每月45米，终于进入快速建设阶段。”杨宝东说。

2022年12月，出口段双线贯通；

2023年2月，中段双线贯通；

2023年7月6日，全线贯通。

历时8年，渭武高速木寨岭特长隧道的最终贯通，标志着软岩大变形这一困扰世界隧道工程建设的难题被攻克，其诸多科研创新成果开创了中国公路隧道软岩大变形治理先河，多项研究成果在全国10多个隧道项目中推广应用。

从经过12分钟的车程，再次见到天光的那一刻，回望苍翠的木寨岭下那悠长的隧道，必将在隧道建设史上留下浓重的一笔。