世界最長！武大人創(chuàng)吉尼斯記錄

曲土彎疆，人謀天成

在延崇高速的河北段

架起了世界最長的螺旋隧道

特長、特新、特美？

這個隧道的秘密

讓武大這支團(tuán)隊來告訴你

天工巧奪，逆天工程！

金家莊螺旋隧道是2022年冬奧會的重要交通基礎(chǔ)設(shè)施工程——延崇高速的控制性工程，隧道全長4.2公里，進(jìn)出口高差超過250米，成功克服了山區(qū)高速短距離攀升大高差的難題，并被吉尼斯世界紀(jì)錄認(rèn)定為世界上最長的公路螺旋隧道。

吉尼斯認(rèn)證現(xiàn)場

吉尼斯紀(jì)錄證書

從赤城縣金家莊隧道進(jìn)口位置到崇禮區(qū)棋盤梁隧道出口位置，直線距離僅大約7公里，但卻要克服250米左右的高差?！奥菪淼馈钡姆桨妇徒鉀Q了這一問題，通過設(shè)計半徑為860米的螺旋線，讓車輛在隧道里安全爬升，保證車輛的安全行駛。

在這項逆天工程的建設(shè)過程中，“長大”螺旋隧道（特指長度大于1000米的公路隧道）的貫通精度是隧道工程質(zhì)量的保證，其高程貫通、橫向貫通的精度和在施工過程中的形變監(jiān)測是主要參考指標(biāo)。由武漢大學(xué)測繪學(xué)院鄒進(jìn)貴教授、2019級碩士研究生孟俊劍、龔小強(qiáng)、2018級博士研究生楊丁亮、2018級碩士研究生藍(lán)秦隆、孔振興組成的研究團(tuán)隊針對這兩方面做了相關(guān)工作。

施工示意圖

團(tuán)隊介紹，金家莊螺旋隧道具有三個特點(diǎn)。一是長，這條隧道為分離式特長隧道，是世界上最長的公路螺旋隧道。二是新，隧道建設(shè)過程中運(yùn)用了信息化和智能化施工手段，有效提升了工程建設(shè)進(jìn)度和安全保障水平。三是美，螺旋隧道像一條巨龍盤亙在崇山峻嶺之間，充分展現(xiàn)人與自然的和諧共生，筑造了中國最美螺旋隧道。

作為冬奧會北京市進(jìn)入崇禮賽區(qū)的公路主通道，金家莊特長螺旋隧道以自然融入為切入點(diǎn)，將中國文化、冬奧文化、高速文化等有機(jī)結(jié)合，同時兼顧“綠色”、“舒適”和“創(chuàng)新”理念，形成了一條別樣的冬奧文化體驗(yàn)路。

開挖難度大？三重技術(shù)來護(hù)航

螺旋隧道的設(shè)計和施工較之其他隧道更為復(fù)雜，施工強(qiáng)度是同等長度直線隧道施工的兩倍以上。而金家莊隧道在長度和高差上遠(yuǎn)超海內(nèi)外其他螺旋隧道，曾被媒體稱作“不可能完成”的工程，它的成功修建，離不開三項創(chuàng)新性技術(shù)的應(yīng)用。

首先是精密雙測站對向三角高程測量技術(shù)。由于金家莊地勢險峻、地形起伏大，傳統(tǒng)四等水準(zhǔn)測量方式測量效率低下，研究團(tuán)隊通過改進(jìn)單向三角高程測量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了精密雙測站對向三角高程測量技術(shù)，測量成果精度滿足二等水準(zhǔn)測量要求，測量效率是傳統(tǒng)水準(zhǔn)測量效率的三倍以上，為冬奧會做好了充足的時間準(zhǔn)備。

精密雙測站對向三角高程測量

其次是陀螺全站儀定向技術(shù)。金家莊螺旋隧道采用雙向開挖、中部斜井向兩端開挖的多通道開挖模式，為充分解決隧道狹長帶來的導(dǎo)線測量誤差累積、隧道內(nèi)缺乏高等級控制點(diǎn)約束等問題，研究團(tuán)隊創(chuàng)新性地將該技術(shù)應(yīng)用于隧道平面貫通測量，擔(dān)當(dāng)“千里眼”角色。導(dǎo)線測量成果結(jié)合陀螺全站儀分段加測定向邊的約束，利用測量平差方法實(shí)現(xiàn)了接近零誤差的高精度平面貫通，保證了隧道各方向開挖方向精準(zhǔn)對接。

陀螺全站儀加測定向邊

最后是架站式三維激光掃描技術(shù)。后續(xù)運(yùn)維安全監(jiān)測中，為及時全面掌握隧道斷面形變情況，研究團(tuán)隊運(yùn)用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了全方位更高效獲取隧道斷面點(diǎn)云數(shù)據(jù)，配合專業(yè)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)分析軟件實(shí)現(xiàn)高精度自動化提取斷面形變信息，相較于傳統(tǒng)技術(shù)可達(dá)到100米范圍內(nèi)點(diǎn)位誤差優(yōu)于5mm的更精確測量精度，滿足2km/天高精度測量需求，極大提高了測量效率，充分保證了隧道形變監(jiān)測的及時性與可靠性。

架站式三維激光掃描

京津貫通，這個隧道了不得

作為京津冀一體化西北高速通道之一，金家莊特長螺旋隧道的貫通對于打通京津冀間的“斷頭路”，實(shí)現(xiàn)北京城區(qū)、延慶新城和河北張北地區(qū)三地公路網(wǎng)高效順暢連接、疏解西北通道G6京藏、G7京新高速客貨運(yùn)交通壓力、提高道路通行能力和行車安全具有重要意義。

談及金家莊螺旋隧道通車的影響，楊丁亮博士認(rèn)為，金家莊螺旋隧道的建成，對助推當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展、推進(jìn)京津冀協(xié)同發(fā)展、促進(jìn)沿線旅游發(fā)展具有重要意義。金家莊螺旋隧道的建成，為世界螺旋隧道建設(shè)提供了一個精品樣板工程，展現(xiàn)了銳意創(chuàng)新的大國形象，未來也將成為“中國創(chuàng)造”的一張炫麗名片。

求真、求新、求深

在鉆研中深植創(chuàng)新意識

在實(shí)踐中踐行匠心精神

志行四方，以日以年

珞珈學(xué)子亦求拓創(chuàng)新

永攀科研新高峰

（來源：武漢大學(xué)微信公眾號）

【編輯：鄭曉曉】

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