阿尔及利亚北方干线铁路沿海而行,连接九大海港,串联22个省,覆盖全国一半人口,可谓当地的战略大动脉。

不过,该铁路建于19世纪末,年代久远且绕山而行,最快时速只有80公里。从首都阿尔及尔坐火车出行到第二大城市奥兰,距离400多公里,至少需要4个多小时。

甘塔斯隧道全球最难(北非甘塔斯隧道)(1)

为了保证经济的发展,阿尔及利亚需要将北方干线铁路改造为一条高运量的钢铁大动脉。经过改造和新建后,该铁路时速将达到160公里,首都到奥兰两地通达时间将缩短50%,而最难啃的骨头就是甘塔斯隧道。

甘塔斯隧道有多难

甘塔斯隧道项目位于阿尔及利亚首都阿尔及尔以西100公里,是阿尔及利亚北方干线铁路的控制性工程,该隧道设计为分离式双洞单线隧道,左线长7346米,右线长7335米,共计14.68公里。

甘塔斯隧道全球最难(北非甘塔斯隧道)(2)

虽然甘塔斯隧道并不长,只有14.68公里长,但处于地中海褶皱带,围岩内地应力高,且地应力主方向与隧道走向近乎垂直,这种X形的“力量拉锯”极易造成隧道变形。隧道地质构造更复杂,其中80%的围岩为泥灰岩,它是一种介于碳酸盐岩与黏土岩之间的过渡类型岩石,这种岩石稳定性极差,暴露在空气中容易膨胀,并且暴露的时间越久,膨胀也就越剧烈。 这也是为何甘塔斯隧道容易塌方的原因,甘塔斯隧道被工程界称为“工程师的灾难”。

甘塔斯隧道全球最难(北非甘塔斯隧道)(3)

这条隧道项目一开始被法国接受设计,但设计方案出现问题,隧道刚刚挖进800米就遭遇涌水,泥灰岩遇水后以极高速度变成烂泥,就连钢制拱架都无法承受,在一个月的时间后,出现了2米多的变形,这证明法国设计公司的设计方案在北非的这条隧道上根本走不通,法国方面几乎绝望,无奈放弃。

由于施工难度非常大,直接难倒了25个国家,像日本企业在修建东西高速公路时,就因为无法应对泥灰岩地质而造成隧道大塌方,最终败走麦城,应对东西高速公路尚且捉襟见肘,更不要说难度更高的塔斯隧道了。

而意大利公司和土耳其公司的两台盾构机同样因为泥灰岩难题遭遇滑铁卢,一直未能复工。

甘塔斯隧道全球最难(北非甘塔斯隧道)(4)

中国接手,成功建造

全球25个国家企业都挑战失败,后来中国接手该项目,在我国接手之后,选派经验丰富的高级技术人员常驻现场,重点使用了综合地质勘察方法。研究结论:查明了该隧道的地层、构造、水文地质情况,取得了RQD、Qmax、裂隙发育程度等隧道围岩分级的主要参数,依照法国围岩分级方法,得出岩体质量总分RMR值,取得了很好的研究效果。

了解了地质情况,就可以因地制宜制定解决方案,中国团队在经过多次研究之后决定变欧洲标准的一层支护为中国标准的三层支护,为此,中国铁建自担成本主动做了10米的隧道试验段检验支护效果。监控信息显示,隧道变形得到了控制,中国版“三层铠甲”的支撑效果完胜欧洲版“单衣”。最终解决了强膨胀泥灰岩地质和高地应力影响使得初期支护收敛侵限的问题。

甘塔斯隧道全球最难(北非甘塔斯隧道)(5)

2017年10月30日,花费了整整6年的时间,甘塔斯隧道贯通,仅拱架用钢量就相当于1/5个北京“鸟巢”,为北方干线铁路挺起了钢铁脊梁,“中国方案”在北非获得成功。

其实甘塔斯隧道并不算世界上最难修的工程,在建造完甘塔斯隧道之后,非洲彻底被中国基建技术折服,之后,中国承接了非洲最大断面隧道西迪艾士隧道项目,西迪艾士隧道为左右洞分离式设计,长度达3319米,同样是泥灰岩地质,隧道进口处位于松散的滑塌体之上,洞顶覆盖层薄,最薄处仅8米,且有居民房屋坐落于洞口上部,地质和环境条件使工程一开始便遇到重大挑战。而中国再次泥灰岩地质施工的“世界之难”,使得这条隧道实现全面贯通。

甘塔斯隧道全球最难(北非甘塔斯隧道)(6)

除此之外,中国手中就存在胡麻岭与大柱山两大隧道工程,在施工难度上远远超越了甘塔斯西迪艾士隧道,这一系列的项目也证明了,作为基建狂魔的中国,在基建技术上,不仅仅靠的是人多,还有就是世界一流的基建技术。

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