专家解读:历时近10年打通 成兰铁路如何“跃龙门”?
在绵阳市安州区高川乡海拔2000多米的地方,葱郁植被覆盖连绵群山,与白云蓝天交相呼应。然而,美景之下掩藏的却是极其复杂多变的不良地质,因为这里正处于龙门山地震断裂带。
4月25日,中国铁路建设者在此创造了工程奇迹——成兰铁路跃龙门隧道全线贯通。该隧道长约20公里,从四川盆地向青藏高原攀升,穿越了十余种不良地质,创造了4项全国第一,属于极高风险隧道。
在近10年的施工中,建设者如何克服困难挑战不可能?4月25日,记者采访了跃龙门隧道项目主要负责人。
穿越龙门山断裂带
创造4项全国第一
跃龙门隧道建设难度有多大?作为项目承建方之一,中铁十九局成兰铁路工程指挥部总工刘国强先从看得到的地形地貌进行了解释。隧道位于绵阳安州区高川乡与阿坝州茂县土门镇之间,穿越龙门山山脉,地形陡峻、岭谷高差悬殊大。线路从四川盆地向青藏高原攀升,高差达到346.3米。
掩藏在地形之下的,是看不见的地质条件。
“隧道沿线不良地质复杂多变,属于极高风险隧道。”刘国强说,高裂度地震活动断裂带、岩溶富水带、下穿激流沟壑、高地应力、高地温、软岩大变形、岩爆……十余种不良地质集合于此。隧道内有高瓦斯、硫化氢等有毒有害气体,隧道外部环境受“5·12”汶川地震影响,极易发生危岩落石、山体滑坡、泥石流等地质灾害。
作为我国在建铁路最为艰难的越岭隧道之一,跃龙门隧道创造了4项全国第一: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。
遭遇最大“拦路虎”
整整10个月掘进受阻
面对前所未见的地质条件和无先例参考的现实,从跃龙门隧道开工之初,建设者就做足了攻关准备。以刘国强为带头人的“刘国强劳模和工匠人才创新工作室”围绕该隧道创建了11项课题,中铁十九局还与中铁西南科学研究院有限公司、山东大学、西南交通大学、北京交通大学等科研单位和院校合作,逐一攻坚克难。
然而,隧道施工最大的“拦路虎”,还是在2018年出现了。
刘国强说,2018年1月,隧道出现了严重的“软岩大变形群洞变形效应”。“要破解软岩大变形就需要在初支完毕后快速打锚杆注浆,但锚杆孔打多了,原本赋存在围岩里的瓦斯就会立即溢出来,且浓度极高,现场监测仪器立马就会报警,施工队就得立即停工撤离。”刘国强说,这样反复的干扰对施工组织造成很大影响,整整10个月,掘进速度严重受阻。
向行业外“借智”
建立多级通风系统
面对施工困境,参建人员“逐个击破”。一方面,他们将原有中间平导的位置进行了外移调整,以减弱“群洞”影响;另一方面,成立了隧道通风施工技术研究中心,专门研究如何有效提高通风量,解决有毒有害气体的排出。
“在尝试了铁路行业的多种方法后,我们又向行业外‘借智’。”刘国强说,他们从矿业借鉴经验,经过科学的计算和通风模型验算,并加以现场实践,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”的多级通风系统,彻底解决了特长型、复杂型隧道施工通风安全及高瓦斯管控的难题。
此外针对大变形,他们采用“主动控制”的理念,结合跃龙门隧道“快挖快喷、快支快锚”的隧道机械化配置配套施工体系,首创了软岩大变形两台阶带仰拱(短台阶)快速封闭成环施工工法,终于走出了施工“死循环”。
4月25日上午,随着最后1米拱部围岩被凿通,经历近10年建设,跃龙门隧道终于贯通。至此,影响成兰铁路全线建设的“肠梗阻”被打通,它也为中国乃至世界高原山区铁路建设提供了宝贵经验。
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