世界最长！武大测绘人创吉尼斯世界记录

曲土弯疆，人谋天成在延崇高速的河北段架起了世界最长的螺旋隧道特长、特新、特美？这个隧道的秘密让武大这支团队来告诉你

天工巧夺，逆天工程amazing！

金家庄螺旋隧道是2022年冬奥会的重要交通基础设施工程——延崇高速的控制性工程，隧道全长4.2公里，进出口高差超过250米，成功克服了山区高速短距离攀升大高差的难题，并被吉尼斯世界纪录认定为世界上最长的公路螺旋隧道。

▲吉尼斯认证现场

▲吉尼斯纪录证书

从赤城县金家庄隧道进口位置到崇礼区棋盘梁隧道出口位置，直线距离仅大约7公里，但却要克服250米左右的高差。“螺旋隧道”的方案就解决了这一问题，通过设计半径为860米的螺旋线，让车辆在隧道里安全爬升，保证车辆的安全行驶。

在这项逆天工程的建设过程中，“长大”螺旋隧道（特指长度大于1000米的公路隧道）的贯通精度是隧道工程质量的保证，其高程贯通、横向贯通的精度和在施工过程中的形变监测是主要参考指标。由武汉大学测绘学院邹进贵教授、2019级硕士研究生孟俊剑、龚小强、2018级博士研究生杨丁亮、2018级硕士研究生蓝秦隆、孔振兴组成的研究团队针对这两方面做了相关工作。

▲施工示意图

团队介绍，金家庄螺旋隧道具有三个特点。一是长，这条隧道为分离式特长隧道，是世界上最长的公路螺旋隧道。二是新，隧道建设过程中运用了信息化和智能化施工手段，有效提升了工程建设进度和安全保障水平。三是美，螺旋隧道像一条巨龙盘亘在崇山峻岭之间，充分展现人与自然的和谐共生，筑造了中国最美螺旋隧道。

作为冬奥会北京市进入崇礼赛区的公路主通道，金家庄特长螺旋隧道以自然融入为切入点，将中国文化、冬奥文化、高速文化等有机结合，同时兼顾“绿色”、“舒适”和“创新”理念，形成了一条别样的冬奥文化体验路。

开挖难度大？三重技术来护航

螺旋隧道的设计和施工较之其他隧道更为复杂，施工强度是同等长度直线隧道施工的两倍以上。而金家庄隧道在长度和高差上远超海内外其他螺旋隧道，曾被媒体称作“不可能完成”的工程，它的成功修建，离不开三项创新性技术的应用。首先是精密双测站对向三角高程测量技术。由于金家庄地势险峻、地形起伏大，传统四等水准测量方式测量效率低下，研究团队通过改进单向三角高程测量技术，实现了精密双测站对向三角高程测量技术，测量成果精度满足二等水准测量要求，测量效率是传统水准测量效率的三倍以上，为冬奥会做好了充足的时间准备。

▲精密双测站对向三角高程测量

其次是陀螺全站仪定向技术。金家庄螺旋隧道采用双向开挖、中部斜井向两端开挖的多通道开挖模式，为充分解决 隧道狭长带来的导线测量误差累积、隧道内缺乏高等级控制点约束等问题，研究团队创新性地将该技术应用于隧道平面贯通测量，担当“千里眼”角色。导线测量成果结合陀螺全站仪分段加测定向边的约束，利用测量平差方法实现了接近零误差的高精度平面贯通，保证了隧道各方向开挖方向精准对接。

▲陀螺全站仪加测定向边

最后是架站式三维激光扫描技术。后续运维安全监测中，为及时全面掌握隧道断面形变情况，研究团队运用该技术实现了全方位更高效获取隧道断面点云数据，配合专业的点云数据分析软件实现高精度自动化提取断面形变信息，相较于传统技术可达到100米范围内点位误差优于5mm的更精确测量精度，满足2km/天高精度测量需求，极大提高了测量效率，充分保证了隧道形变监测的及时性与可靠性。

▲架站式三维激光扫描

京津贯通，这个隧道了不得

作为京津冀一体化西北高速通道之一，金家庄特长螺旋隧道的贯通对于打通京津冀间的“断头路”，实现北京城区、延庆新城和河北张北地区三地公路网高效顺畅连接、疏解西北通道G6京藏、G7京新高速客货运交通压力、提高道路通行能力和行车安全具有重要意义。谈及金家庄螺旋隧道通车的影响，杨丁亮博士认为，金家庄螺旋隧道的建成，对助推当地经济发展、推进京津冀协同发展、促进沿线旅游发展具有重要意义。金家庄螺旋隧道的建成，为世界螺旋隧道建设提供了一个精品样板工程，展现了锐意创新的大国形象，未来也将成为“中国创造”的一张炫丽名片。

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来源：武汉大学

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