这条超难隧道“跃龙门”背后……
隧道内工作场景。成兰铁路公司供图
连接成都、兰州的成兰铁路穿过龙门山中部,从成都平原向青藏高原攀爬,建设难度之大、安全风险之高、环保控制之严,世所罕见。作为工程试验段先行建设的成(都)川(主寺)段位于四川省境内,其长达20公里的跃龙门隧道穿越龙门山断裂带,从2013年建设以来,相继遇到高瓦斯、高岩温、高地应力、硫化氢、岩溶富水、软岩大变形等“拦路虎”,被视作全线“超难隧道”。
经过近9年的奋战,11月28日,跃龙门隧道左线实现贯通。“超难隧道”如何成功“跃龙门”?
地处汶川地震灾害核心区,地形陡峻,岭谷高差悬殊大,地质灾害频发
科学应对,用科研和技术创新攻坚破难
“超难隧道”建设难在哪?中铁二院成兰铁路项目经理周跃峰介绍,成兰铁路工程地质条件的复杂程度在世界铁路建设历史上极为罕见,而跃龙门隧道地处汶川地震灾害核心区,地形陡峻,岭谷高差悬殊大,地质灾害频发,“是成兰铁路难上之难”。
这条隧道有几个全国第一:辅助坑道规模全国第一,早古生界非煤有害气体逸出段落长度全国第一,5亿年前寒武系高地应力软岩变形段落的长度全国第一,单隧穿越地质地层时空长度全国第一。
面对困难,建设者们科学应对。中铁十九局成兰铁路项目副总工程师刘国强的办公室门口,挂着“刘国强劳模和工匠人才创新工作室”等4个牌子。“这个创新工作室专门开展施工重难点的技术创新,目的只有一个:早日打通跃龙门隧道。”刘国强说,工作室17人均是生产骨干及技术人员,囊括隧道建设各工种。
工作室带头人除了刘国强,还有他的师父、中铁十九局首席隧道专家王俊涛。两人从2013年跃龙门隧道开建之时就来到现场,和中铁二院、北京交通大学、西南交通大学、山东大学等科研单位和院校合作,开展课题研究。
2016年,隧道将下穿高川河,由于多年山洪泥石流,河底堆积物太多,常规办法难以判断河床的真正位置。刘国强和山东大学合作,开展超前地质预报探测的研究,准确探明前方富水体的精确位置、富水量的大小、破碎带的规模等,确定施工方法、加固措施和治水措施,安全、成功穿过高川河。该课题“深长隧道重大突涌水灾害预测预警与风险控制关键技术”获得山东省科学进步一等奖。
高瓦斯、硫化氢等有毒有害气体和软岩大变形同时出现
遭遇瓶颈,整整10个月没有一尺进度
跃龙门隧道内,多条施工通道交错,全隧道有130多个“十字”和“丁字”交叉路口。为指引安全,洞内特意设置了交通灯。建设高峰期,仅3号斜井每天进出车辆就达560车次,为此,建设者特意研发了“长大隧道施工交通调度安全管控系统”,进行综合调度。
这样的综合施策,是跃龙门隧道建设的一大特点。成兰铁路有限责任公司成兰指挥部指挥长肖霞林介绍,跃龙门隧道的10余种不良地质,单个攻破都有一定难度,它们聚集在一个洞内,难度系数成几何倍数的增长。
2017年底,跃龙门隧道遇到前所未有的严峻挑战:高瓦斯、硫化氢等有毒有害气体和软岩大变形同时出现,整整10个月的时间,隧道没有一尺进度。“建设陷入一个死循环。”刘国强说,应对软岩大变形,需要爆破后在岩壁上快速打锚注浆,但一打洞,有毒有害气体就溢出,且浓度极高,现场监测仪器一直报警,完全无法施工。
思路决定出路。项目部锁定“通风”这个症结,成立隧道通风施工技术研究中心,专研如何有效提高通风量。在尝试铁路建设的方法后,他们又向行业外“借智”,经过无数次尝试,独创“特长型高瓦斯隧道阶段型动态施工通风技术”,建立“主+局部”的9级通风系统,彻底解决特长型、复杂型隧道施工通风安全及高瓦斯管控的难题。
“在跃龙门隧道,通风已经从辅助施工手段变为主要施工举措。”刘国强说,建立通风网络系统后,技术人员每天根据生产计划、地质情况、安全风险等确定通风方案,再根据通风的条件来进行施工组织。
跃龙门隧道的有毒有害气体为非煤层溢出,没法提前监控或采取举措控制其变量。中铁五局发明了“土办法”:用碱性的石灰来中和酸性的硫化氢。瓦斯监测班组负责人朱培江说,随着掌子面的推进,洞内建立喷淋系统,喷洒石灰水来稀释空气中的硫化氢浓度。
正是需要一鼓作气接着干的时候,一些人却打起“退堂鼓”
艰苦奋战,“不跃龙门誓不还”
2019年,跃龙门隧道建设已度过最艰难的时候,中铁十九局成兰项目指挥部却喊出“不跃龙门誓不还”的口号。这是怎么回事呢?
“建设的办法找到了,需要落实到生产上,但是,有一部分人却失去了信心。”指挥长王海亮回忆。2017年底,王海亮刚刚接棒指挥长,跃龙门隧道建设就进入“瓶颈”。其间,他带着项目部的技术人员、业务骨干,反复求教、反复试验,直至找到有效的解决办法。正是需要一鼓作气接着干的时候,项目部一些人却打起“退堂鼓”。
2012年跃龙门隧道建设筹备之际,王海亮就来到现场,2017年底接棒指挥长至今。“来之前我就想,5年不行就7年嘛,没想到足足干了9年。”他说,跃龙门隧道难建,早有心理准备,但没想到这么难建。
大家的心情能够理解,但是,建设到了这一步,不进则退!王海亮召集班组长以上骨干开“反思会”,鼓励大家以“破釜沉舟”的心态继续推进建设,并喊出“不跃龙门誓不还”的口号。
这种不退缩的干劲直接影响着建设的进度。项目部测量队队长赵小剑是一名“90后”,别看他身板瘦小,但是工作起来却极其拼命。测量是在隧道中“定准”,为掘进找准方向,每次爆破后,他都第一个冲上去,迎着烟尘、顶着渗水定下点:“打这儿!”
长达20公里的跃龙门隧道贯通后,其接口的横向误差值28毫米、高程18毫米,分别是规范要求误差值的7%和1/3,精度极高。
在隧道左线贯通仪式上,中国工程院院士李术才、北京交通大学博士生导师吴旭发来视频,祝贺建设者们“喜跃龙门”。他们动情地说:“感谢你们不畏艰难、艰苦奋战,成功打通跃龙门隧道,为中国乃至世界高原山区铁路建设提供了宝贵经验。”
跃龙门隧道3号斜井的入口放置着一块大石头,待明年双线贯通后,一首已经写好的“跃龙门赋”将刻印其上,记录这段攻坚克难的建设历程。
朱培江则有个愿望:等成兰铁路通车后,要带上在贵州的家人,“走我修过的铁路,坐火车去九寨沟,看川西高原美景!”
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