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十年通天塹 今朝躍龍門 成蘭鐵路最難掘進隧道貫通

2022年04月25日14:50 | 來源:人民網-四川頻道
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人民網成都4月25日電 (郭瑩)今日,龍門山腹地傳來喜訊。歷經十年艱苦卓絕的建設,成蘭鐵路躍龍門隧道順利貫通,全線建設最難關卡被攻克。

今日10時18分,綿陽安州區高川鄉高川村,大山腹地傳來喧囂,伴隨躍龍門隧道右線最后一米拱部圍岩被鑿通,建設者們揮舞著旗幟,快步沖上圍岩握手擁抱,激動之情溢於言表。堅守十年,心血汗水在這一刻澆灌出勝利的果實。

成蘭鐵路躍龍門隧道右線最后一米拱部圍岩被鑿通。成蘭鐵路公司供圖

向龍門山斷裂帶挺進 挑戰“組團而來”

逶迤於成都平原和川西高原之間的龍門山脈,地形巍峨雄奇,山勢綿亙不絕。受到地殼板塊碰撞擠壓,這裡形成活躍的地震斷裂帶,也成為舉世聞名的地質天塹。

設計時速200km的成蘭鐵路,是我國“八縱八橫”高速鐵路規劃網中蘭廣通道的重要組成部分。線路從盆地向海拔3000米高原的爬升過程中,必須經由躍龍門隧道完成對龍門山脈的穿越。因此,這條隧道是否能夠順利貫通,直接影響項目整體建設進程。

從規劃圖上看,躍龍門隧道屬於雙洞分修隧道,其進出口分別位於綿陽市安州區和阿壩藏族羌族自治州茂縣。隧道左線全長19.981公裡,右線全長20.042公裡,加上接近31公裡的輔助坑道,整個項目施工通道總裡程超過71公裡,居全國之首。2012年12月,隧道啟動施工,左線於2021年11月28日貫通。

作為全線建設難度最大的控制性工程,躍龍門隧道在建設過程中,不斷遇到多種不良地質,各種難題“組團出現”,考驗著建設者的意志信念。

“隧道穿越高裂度地震活動斷裂帶,途徑岩溶富水帶,下穿激流溝壑,存在高地應力、高地溫、軟岩大變形、岩爆等諸多不良地質問題。在建設中期,隧道內還發現了高瓦斯、硫化氫等有毒有害氣體。”中鐵十九局成蘭鐵路躍龍門隧道項目指揮長王海亮介紹,躍龍門隧道被鐵路系統認定為極高風險隧道,也被業界專家視為世界罕見的高難度隧道,“諸多不利因素在同一個隧道內聚集,猶如一座‘不良地質博物館’。 ”

躍龍門隧道進口。成蘭鐵路公司供圖

2018年,隧道建設進入最艱難的階段,軟岩變形、突涌水、高低溫及毒害氣體接踵而至,“掌子面連續8個月一米未進。施工人員全部投入加固和險情處理中。”

“這些問題單個出現,不會構成威脅,但一旦所有問題集中於同一條隧道內,就會變得非常棘手。”面對前所未有的挑戰,沒有現成的經驗可參照,施工技術團隊隻能迎難而上,摸索創新,啃下一個又一個“硬骨頭”。

“隧道建設可以用‘水深火熱’來形容。”王海亮坦言,十年建設過程中,工地工人更換了至少一萬人以上,“有人剛到項目,一了解隧道情況,轉身就走。”

高埋深帶來高岩溫。在躍龍門隧道內,最高溫度可達48攝氏度,工人們光著膀子在洞內作業,十幾分鐘便汗流浹背。濕熱裹挾讓不少工人身上起了大片大片的濕疹,一到夜裡就瘙痒難忍無法入睡。“有人直接闖進我的辦公室,脫掉外套露出身上的皮疹,告訴我說不干了。”王海亮說,自己也理解這些工人,“他們不是怕苦,只是身體實在適應不了,不得不放棄。”

為了降低洞內作業溫度,指揮部在洞口安裝了3台制冰機,專門組建送冰隊伍,安排2輛載重5噸的貨車,全年不斷往隧道內送冰。高峰時期,車輛24小時不間斷,每天送冰量能超過100噸。此外,項目還通過動態調整施工組織,建立完備的洞內交通系統,讓200多輛工程車有序進出隧道,方便工人即時進出。

不僅有高溫的影響,隧道在掘進過程中還頻繁受到突涌水的影響。

躍龍門隧道下穿高川河淺埋段、穿越龍門山斷層破碎帶岩溶富水段等隧道極高風險段落,涌水、突泥和坍塌成為隧道建設的“攔路虎”。

山東大學李術才院士介紹相關設備。成蘭鐵路公司供圖

中鐵十九局成蘭鐵路項目副總工程師劉國強說,建設十年間,高川鄉遭遇了3次降水極值,隧道內出水量最高值達到每日13萬立方米。為了解決這一問題,成蘭公司聯合中鐵十九局、山東大學李術才院士“隧道超前地質預報探水”科研團隊,針對躍龍門隧道復雜工程地質條件,研發並成功總結形成了極高風險岩溶區富水隧道探水方法、隧道突涌水災害預測預警關鍵技術與破碎富水段注漿加固關鍵技術,保障了躍龍門隧道在極高風險富水段施工期未發生重大突涌水事故,確保了隧道安全高效施工。

向內聚力向外借智 創新技術攻破隧道建設痛點難點

問題倒逼方法,在隧道建設過程中,伴隨問題不斷地出現,一系列創新技術工法應運而生。

“高地應力軟岩隧道大變形控制”是一項鐵路建設世界性難題。躍龍門隧道地處汶川地震災害核心區,埋深達1400米,岩性軟弱,隧道遭遇高地應力出現軟岩大變形。2018年1月,軟岩變形引發嚴重的“群洞效應”,原本前期施工的中間平導已穿過軟岩大變形區段,但在后續施工中,隧道的左洞、右洞、平導洞在高地應力結構變化下,初期支護發生了大變形,隧道沉降變形速率24小時內最大達到6厘米,中間平導洞整個洞口縮進了2米多,從一個直徑6.5米的圓形斷面塌成4米高5米寬的“扁圓洞”。

變形來得猝不及防,用於支撐的鋼拱架加速扭曲甚至發生折斷,發出“咔咔”的聲響,混凝土塊不斷地從洞口剝離脫落。按照常規處理方法,要降低軟岩大變形對施工的影響,需要在初支完畢后快速打錨杆注漿。但隧道內同時存在瓦斯和硫化氫兩種有毒有害氣體,錨杆孔打多后,原本賦存在圍岩裡的瓦斯就會溢出,施工隊必須立即停工撤離,這嚴重影響工程進度。

為了徹底解決這一問題,隧道技術團隊通過數據模擬、現場試驗、優化創新,歷時9個月,提出“兩台階帶仰拱(短台階)快速封閉成環施工方法”,通過改變斷面形狀、創新支護方式、優化工序流程,主動控制隧道變形,從2019年起,依托成套機械化施工,隧道洞周應力分布得到有效改善,圍岩破碎發展進程減緩,隧道變形得到有效控制。

俯瞰躍龍門隧道。成蘭鐵路公司供圖

不僅實現自主創新,在躍龍門隧道的建設過程中,指揮部持續與高校、科研機構、企業密切合作,群策群力,集中力量解決地質復雜的長大隧道建設難題。

躍龍門隧道獨頭通風距離長達8公裡,多個作業面縱橫交錯,施工人數眾多。由於該隧道是國內罕見的硫化氫和高瓦斯並存的隧道,要保障安全施工,提升通風系統能級成為關鍵一環。

為此,中鐵十九局成蘭項目指揮部聯合中鐵二院、高校、企業合作建立“主通風系統+局部通風系統 ”模式,借鑒礦山通風技術,根據通風系統提供風量倒排施工工序,實現了“以風能定產能”。指揮部特地從四川省煤炭產業集團公司借調了30多位技術人員,安排在隧道通風管理、瓦斯監控、機電工程和門禁等多個崗位,實現了“專人專職”,確保隧道安全用工。

“不辱使命,攻堅克難。”成蘭鐵路有限責任公司成蘭指揮部指揮長肖霞林透露,躍龍門隧道十年建設過程中,累計獲得國家專利240項、創新工法20項,刊發論文50余篇,出版技術專著4項,累計獲得科技進步獎12項。

有人離開,也有更多人選擇堅守。十年間,中鐵十九局集團項目指揮部來了接近300多名技術人員,很多人把這裡當成了家,在這裡扎下根來,踏實工作與生活。躍龍門隧道,成為了他們生命中不可磨滅的印記。

據介紹,成蘭鐵路成川段全長275.8km,目前全線17座隧道已貫通16座,線路橋梁、路基工程基本完成。線路建成通車后,將結束川西北地區沒有鐵路的歷史,與既有寶成鐵路、西成客專及在建的成西鐵路(成都到西寧)共同形成連通西北與西南的重要干線鐵路通道,對於統籌區域經濟社會協調發展、實現民族地區團結進步,具有重要意義。

(責編:章華維、薛育建)

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