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4 Y% d6 g, u4 ~昨日,杭州庆春路过江隧道首台盾构机“钱塘江一号”,在萧山市心北路底江南工作井始发,预计于5月中旬穿越钱塘江。 - B( G$ d- W. p( |
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# M# K! f$ c! u% C( |6 T% h+ ^& \ 而同样是盾构施工,原本计划4月初首次穿越钱塘江底的杭州地铁1号线(滨江站至富春路站)过江隧道的施工,却因遭遇大量的沼气,不得不延迟过江。 ! Q+ j. \0 l; |( ]) t$ Z
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# }& m, W* M7 h 地铁过江隧道处在钱江三桥与四桥间段,这段钱塘江的江底为什么会有沼气?遭遇沼气的地铁究竟有多危险?杭州地铁如何应对这一罕见困难? 6 b" I. E4 R: y4 a0 u0 x7 m1 s
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沼气从哪里来?
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钱江三桥与四桥江底 , h0 T$ u% h H
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" q" v& ?' q2 ~8 e+ ^ 意外遭遇沼气
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地铁1号线过江隧道的路线是:从滨江站出发,将沿江陵路向西北方向前行,跨过闻涛路后,横穿钱塘江江底,然后沿婺江路推进至富春路站。具体的施工地点,位于钱江三桥与四桥之间。 % i; I/ b6 r5 i9 D7 q
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( a8 u, j3 N7 W6 Y" B% {1 ~: s
) h7 S: {" w* O5 X5 D0 } 该区间地铁设左右两条隧道,左线隧道率先始发,计划2009年底前抵达富春路站;右线隧道2010年初抵达。
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上海隧道股份有限公司是过江隧道的建设方,他们接受工程后,对地铁1号线过江隧道的初次地质勘测就发现,过江隧道地下含有沼气。
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谈到江底的大量沼气,上海隧道股份有限公司项目经理王弘琦很无奈,“竟然有沼气,实在没想到。”
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& H- Y; Y1 z6 w+ [3 h
: a$ x2 @$ O: f" }4 A }7 x 更令建设方意外的是,当他们决定施工,而再次探测江底沼气时,发现的沼气含量,比他们预想中的要多得多。
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8 ~" L) b9 ~( A) I 21至28米段地层
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9 \! R7 E% ~% t+ R" Y. r- F* ~ 沼气不规则分布 7 k9 x0 V# f1 D: r W
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/ f) J$ `, p: X* f4 E3 A 江底沼气的主要成分为甲烷,占总量的91.6%至94.6%。其次是氮气,约占1.9%至5.7%,二氧化碳约占2.58%至3.44%,还有一些微量的一氧化碳。 2 U' V/ i% H! h
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. o# U+ U- @. V" I7 |+ ~8 v& K 上海隧道股份有限公司的勘测结果是,这些沼气,主要在钱塘江底以下的21至28米段地层。 ) I0 w( P6 S f4 K
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“钱塘江底的沼气,主要集中在砂土层、粉土层之间的黏土中,并且以囊状形式分布。”浙江省地质调查院副总工程师陈忠大,对钱塘江下的地质环境相当了解。
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, [8 Y8 J1 I2 D5 ^6 u- v- T/ G! `* l
% p/ S4 U% L$ a c S& q6 J. ~ 他说,沼气的形成,主要是水中动植物被深埋后,长期分解后形成的一种气体。囊状的分布并没有规律,视土中的动植物多少而决定。
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, [/ ?5 v9 l: B x" d 钱塘江三次大规模海侵
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" P8 E: }7 ~; K( Z$ L 最近的是公元前10000年 : i# X% l7 L+ n6 m& P5 A- x: t
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" L, x* b6 b$ x4 e6 v% Q2 ^6 G% c% w* l. t- b- Q! r' g
钱塘江底的沼气,从目前的地质勘测来看,江南部分要比江北部分多,也就是说,靠近滨江、萧山的半边江含量更多。
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“这跟钱塘江的江底形成历史有关。”陈忠大说。 & L6 A4 n0 c2 k3 p, B6 `) @
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4 @6 j& p7 ^5 F' s1 E& D
* p; R$ V! i. B0 O# U' Z 钱塘江正好处于杭州湾喇叭口。历史上,遭遇过三次大规模海侵。每次海侵,大量的淤泥倒灌回江,将江内的植物、动物掩盖。
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; D9 P ~$ q; Q6 M! E! q “以离现在最近的一次海侵为例,那时,江南一带的地势比江北低,基本上以沼泽地为主。淤泥倒灌入江后,先淹没地势低的地方。”这次海侵,在公元前10000年前后。
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: H( t9 C9 c4 Z; |& y; l# O 多年沉积给动植物分解形成沼气造就了条件。
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钱塘江底沼气含量不一
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4 Y7 F1 l" v4 A/ x. z3 o 从钱塘江沿线来说,这一段的沼气含量并不算最多。地铁1号线过江隧道所在的钱江三桥与四桥间段的地下层,沼气含量并不是最多的。
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浙江省地质调查院的地质调查结果显示,滨江区白马湖段、萧山新街镇段、瓜沥镇段的钱塘江底地层的沼气含量,才是最密集的。 * o; S0 T. A* d2 n# L, M
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' ^" A+ @( y" B3 E, }* b3 q 该拿沼气怎么办? 0 }1 T. p% m, e6 R: B8 B, N
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$ N. Y7 T! A& D6 g* ? 实施“插管手术”排放沼气
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那么,地铁的江下施工如何不遭遇或少遭遇沼气的风险呢?
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昨天下午,记者在钱江三桥与四桥间的江面上看到,靠近南岸外一两百米处,黄色浮筒做“护驾”,三艘船只在浮筒区内,顺着江宽并排停着。远看过去,船上10多名工人正在忙碌着。 4 l1 h+ j* _3 H$ ^: \8 _
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& K' A- k$ d+ o/ e8 @ “他们在排放沼气。”上海隧道股份有限公司的施工人员指着江面说,船上用竹筏围起来的地方,就是排气管。
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/ B I' ?# x" ?$ k 管子长近30米,直接插入江底,管子钻入江底多年的封沉,给沼气一个“吐”气的通道。 1 d, n6 m `$ ], r6 q( q* C8 ^: x+ g( o
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- a7 ?8 p0 _2 `5 w 目前,释放沼气的管子有10多根。按照预定方案,释放点将有近百个,从江面一直延续到江堤边。
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也就是说,这段江底要插100多根释放沼气的“管子”,这有点像医院里给病人插管。 7 @0 A5 |/ L, K
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$ d$ g+ {1 [* | 借鉴了穿越黄浦江的经验 8 e. l% [& @, U8 m
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& ^! L! ?% l' e( i2 w 这一插管手术,不是首次发明,其实,在穿越黄浦江的第一条过江隧道,也是由上海隧道股份有限公司负责的,而且,穿越黄浦江底时,也遭遇了沼气,当时他们用的就是这个方法。 ' K+ o) |, q% ~ a6 @8 @4 p
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“虽然黄浦江的地质与钱塘江很不一样,但有一点经验是值得借鉴的。”上海隧道股份有限公司项目部的一位工程人员表示,当时,他们在实施盾构过江前,也检测到江底有沼气,他们采用释放沼气的方法,后来安全地完成过江。 0 y4 y- T) ~: k* ?8 @
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6 _" v9 K* T; G: j, e7 W 但钱塘江有1.3公里宽,而黄浦江只有它的一半左右,在这么宽的江面实施这一技术,也是第一次尝试。
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气体释放水体灌入影响最小
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; f; c; y6 @! | 而且,选择在施工前释放沼气,是最佳的方案,这是接受记者采访的多位地质勘测、建筑设计专家共同的观点。 0 j; Q: z) B( W% D: u' |9 A
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' h! H1 F! J& S" T7 @0 ~ 浙江大学建筑设计研究院高工胡根兴说,从力学角度来说,气态、固态、液态三者必须平衡,才能进行安全的地铁地下施工。
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“释放气态,是对原土层的平衡破坏力最小的方式,放气是一个循序渐进的过程,气放出后,存气的小空间会被土层中原有的水实时补充,实现力的平衡,不会导致土层结构的大变动。” 9 N1 l* z! e# {# _/ ^
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, z3 Q$ p; ^& n$ G- f6 x- H
- V- ~5 k; \! | 华东勘测设计院教授级高工刘世明也表示,液态水补充了气态的沼气,使施工穿土中承受的压力减小。
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遭遇沼气有多危险? " w' G% W1 m# @( [; ]6 v
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沼气过多会导致坍塌
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% \* a8 l4 w3 x/ E& V1 f 大家都知道,煤矿挖掘的矿洞中容易遭遇沼气,在地铁施工中遭遇沼气是比较少见的。沼气易导致人窒息,易引发大面积爆炸。 ; h! X$ Y8 ?9 |, W7 Y( y
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$ @2 G9 ^$ k7 W; m6 @; I/ S8 t4 y9 f 施工单位透露,钱塘江江底的沼气压力达到0.4兆帕。 + k0 g4 R5 `1 Y; f9 A
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“压力那么大啊。”华东勘测设计院教授级高工胡根兴,是浙江地质勘测方面的权威,他得知这一数据后很惊讶。 0 a5 I$ @1 K. \# c0 b
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过江隧道的施工是运用盾构,盾构仿佛一把自动剃须刀,将土层瓦解,钻探穿越江底。
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他解释说,钱塘江底的沼气压力大,说明含量高,所以,必须在施工前释放,否则会导致危险。 $ r* c, ~ O1 S0 B! {) t- T: M) w
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“盾构在推进过程中,主要是刀片与土壤发生摩擦,不会产生火花。但推进过程中,对于江底的土层来说,却是一种挤压过程。存在于土层中的沼气,也会被挤压,”当压力集中到一定程度时,它会产生一种反压力释放,会导致坍塌。 ( Y; E. D! I) r' |' y. W; ]
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华东勘测设计院教授级高工刘世明,是杭州地铁集团的专家团成员,他说,释放沼气也是为了在打通过江隧道后遭遇危险。因为,若大量沼气突然从江底穿出,会遇到空气中的明火而发生火灾。 4 I* X' ?' n8 i+ G& [
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工人易引发窒息性中毒
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1 [& o- w; }( D+ y" H; ]7 ] 钱塘江江宽1.3公里,其中200多米长江面下的土层中含有圆砾层,穿江施工,肯定会遭遇圆砾层,它有大量类似鹅软石的石块,易让盾构刀片快速损耗。 % |+ H; Q. P, [, _! M
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$ F, f3 m+ e9 i7 j) S% Z) _2 o 刀片一旦坏了,需要有人进去更换,“沼气除了遇明火易爆外,它还是一种有害气体,人一旦吸入大量沼气,会出现麻醉甚至窒息死亡。”刘世明对遭遇沼气的施工风险有些担心。
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! K* V) Z3 k. ^7 l# j( o 因此,释放压力为今后万一换刀片而准备,为盾构机顺利过江出洞创造条件。
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5 u7 l+ d* h n0 J$ a: l4 j; R 施工方也很担忧:“如果沼气过多,盾构控制人员遭遇后,可能出现窒息性中毒。”
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. w& `. i; |$ u: t5 B C) \ 胡根兴表示,哪怕施工中一切顺利,今后随着地铁的运行中,土层中的沼气会随地铁震动而跑,一旦聚集到释放压力后,会造成隧道外层土的变形、沉降。
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- ], y. O! K% ` 沼气也会渗入地铁通道
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: l8 n# f- ~! Q) s2 Q( U1 j! t2 G) n j" v/ U: N2 w
' m2 a6 K0 J4 ~! I3 U: m 杭州市地铁集团一名姓姜的工程师告诉记者,钱塘江底的沼气含量不释放,不仅对施工造成较大压力,今后地铁通行过程中,沼气也会渗入。
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9 X( [7 V- l- q& F 悬疑:江底究竟有多少沼气? ! O/ [& y) O7 k) Z
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只能测个大概无法精确测算 * U. ^! m2 Y; ^8 b. @+ I _! h
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8 o- K7 ^# I9 O! H
, c- y+ y5 w# s2 F7 x& V- T1 R 钱塘江底,究竟有多少沼气?施工单位的地质勘测报告中,没有总量预测。
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_2 O! D. d5 N$ |- r7 M “做不到精准。”陈忠大说,钱塘江底的沼气与我国西北地区的沼气不同,它不是一条能开发的沼气带,而是一个个形成在土壤间的沼气囊。每个囊的大小也不同,无法算出来,“地底的情况很复杂,更何况是江底呢?” 9 J0 R8 x) G) L1 V/ z4 A
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0 Z3 |$ R/ W2 k4 \; H" W/ T& S 胡根兴曾多次因课题需要测量过钱塘江底沼气的情况,他也赞同陈忠大的说法。 + K+ y7 P) A. n4 {0 m
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“江河底下的沼气形不成规模,测量出总量是不可能的,只能测个大概。”
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* F; u+ J( H0 n! T0 J 一种方法是通过静力测探仪,通过压力钢管深入江河底泥,从沿着钢管壁上来的沼气压来判断。 / |8 w2 t% b* W0 I! B3 H
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还有一种测量方法,就是通过打桩的形式,把管子打到一定的深度,测量气压喷出来的压力。
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. f; L m5 ?( K$ L- e6 } 还有一个危险
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过江隧道还怕承压水的威胁 * E; @/ q* Z7 _$ c& A/ `! X
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也能导致隧道坍塌
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. Z! W0 {: A* R/ R! v. m' i 庆春路过江隧道、地铁1号线过江隧道,都要面对承压水的威胁。施工方表示,隧道穿越钱塘必须经过含水层,水压大,水量丰富,渗透可能性就大。
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承压水究竟是什么?
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专家解释说,它是充满两个隔水层之间的含水层中的地下水。承压水由于顶部有隔水层,它的补给区小于分布区,动态变化不大,不容易污染。它承受静水压力,但当钻孔打到含水层时,水便喷出地表,形成自喷水流。
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6 y& n) f8 k! q$ c8 O% m “我们江底施工遭遇它,不是好消息。”庆春路过江隧道施工负责人表示,如果盾构在江底挖掘过程中,不能平衡压力,不慎就会引起承压水喷射,导致隧道坍塌。
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避免承压水喷射,关键是保持江底隧道压力平衡。对此,庆春路、地铁1号线过江隧道项目部负责人员均表示,有信心避免状况出现。 & i( [6 p) R+ ^- R+ j, R* [, s
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7 u; q K4 A9 o- J; d 地铁1号线过江隧道盾构机配置了防喷应急装置,预防承压水导致的盾尾渗漏。 K! G4 {' n# g
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庆春路过江隧道项目采用的巨型泥水平衡盾构机,可有效防止承压水出现。 ! I k9 i% f" D8 x z) {; I, w
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9 x0 h' y1 y4 r- |+ A -相关□时报记者娄麒通讯员方永斌 - g" `. A8 h- P: j
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庆春路过江隧道盾构始发
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是地铁盾构两倍大
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* Y" X4 N5 z! F) `1 v 昨日,杭州庆春路过江隧道首台盾构机“钱塘江一号”,在萧山市心北路底江南工作井始发,标志着过江隧道工程盾构段正式施工。 2 B( J+ o4 \8 [. C% [' `
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昨天上午,记者在七层楼高的盾构始发井内,见到这台“巨无霸”钱塘江一号,直径11.65米,比地铁盾构机还大一倍,每台价值达1亿6千万左右。
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“把它搬到杭州,可真不容易。”项目总工程师王承山说,通过大件拆分,光主机就6块,每块重达150吨。从武汉走运河,途经常州,1月25日抵达杭州运河码头,再由大型卡车运送至工地。
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" A1 M, W1 i0 t9 o" |5 \" D 王承山表示,盾构将于5月中旬进入江底掘进,今年10月抵达对岸。
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% a5 t+ E, W! A4 Q. H6 q8 S6 I5 i0 j “前期探测发现钱塘江潮汐对施工影响不小。”他说,钱塘江水深平均8米,最深14米,水深浅不均,导致压力不平衡,江底带压进仓作业难度高,而盾构刀片必须人工调换,所以,也存在较大风险。 + K7 R' h, T4 w2 x0 `3 z7 ?, `
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- e/ \& j. w4 J0 x8 G 王承山表示,过江隧道确保100年的使用年限。
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隧道北接杭州钱江新城庆春东路,南接萧山钱江世纪城市心路,连接“钱江新城”和“钱江世纪城”这两个城市新中心。总投资19.5亿元,位于钱江三桥下游2.3公里处,全长5352米,其中隧道主线全长3024米。隧道为双洞双向四车道,设计行车时速60千米,将于2010年底建成通车。
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