中國圍巖掘進(jìn)難度最大鐵路隧道貫通 攻克哪些技術(shù)難題

3月28日，歷經(jīng)14年艱難掘進(jìn)，全長(cháng)13.39公里、被業(yè)內認為我國圍巖掘進(jìn)難度最大鐵路隧道，即中緬國際大通道重要組成部分——大(理)瑞(麗)鐵路杉陽(yáng)隧道安全貫通。

這條全長(cháng)僅13.39公里的隧道，建設為啥長(cháng)達14年?攻克了哪些技術(shù)難題?

杉陽(yáng)隧道位于云南省大理州永平縣境內，全長(cháng)13.39公里，地處瀾滄江斷裂帶，共穿越橫斷山區6條大型斷層破碎帶。地質(zhì)極其復雜活躍，為一級高風(fēng)險隧道。最后200米圍巖，經(jīng)國內專(zhuān)家組評審為VI級，是我國在建圍巖掘進(jìn)難度最大、安全風(fēng)險最高的鐵路隧道。

中鐵二十三局大瑞鐵路項目部現場(chǎng)施工負責人劉相貞告訴記者，自2008年開(kāi)工以來(lái)，“掌子面失穩、涌水突泥、軟巖大變形”等世界級隧道掘進(jìn)難題先后出現，背斜、向斜、斷層、逆斷層等不良地質(zhì)層出不窮。

“隧道日涌水量最高峰時(shí)突破3.8萬(wàn)立方，可蓄滿(mǎn)20個(gè)標準游泳池，14年來(lái)，施工僅抽水泵就用壞了近1500臺。”回憶起處理最高峰涌水的時(shí)刻，劉相貞至今仍心有余悸。

不僅如此，隧道內含氧量不足6.1%，濕度接近100%，隧道最前端的掌子面環(huán)境溫度常年保持在42攝氏度以上。

可怕的還有高應力帶來(lái)的驚險。

“隧道距離山頂僅1公里，在高地應力的作用下，隧道最高時(shí)相當于每平方米2000噸壓力，從而造成軟巖大變形單點(diǎn)變形量達1.2米，連續變形區段達2000米以上。”劉相貞說(shuō)，即便采用雙層大型鋼拱架進(jìn)行支護，巨大的高地應力還是將拱架扭曲變形折斷，同一段落最多時(shí)甚至連續3次更換拱架。

整個(gè)隧道累計換拱3公里以上，在國內外十分罕見(jiàn)。

極端惡劣的地質(zhì)條件和高溫、缺氧等施工困難疊加，每向前掘進(jìn)1米都異常艱難。

更難的還在后面。當掘進(jìn)至最后200米時(shí)，杉陽(yáng)隧道遭遇到更極端惡劣的地質(zhì)。

“穿越了侏羅系中下統薄層狀頁(yè)巖、泥巖夾砂巖區。受高地應力和構造影響，剩余段地質(zhì)揉皺發(fā)育、圍巖破碎、自穩性差，局部富水，隧道進(jìn)出口兩端掘進(jìn)掌子面失穩溜坍、涌泥、擠壓性大變形等問(wèn)題頻發(fā)。”劉相貞說(shuō)。

為攻克杉陽(yáng)隧道施工中遇到的世界級掘進(jìn)難題，國鐵集團協(xié)同業(yè)內部門(mén)單位專(zhuān)家和參建各方，多次組織專(zhuān)家為隧道掘進(jìn)難題“把脈會(huì )診”，研究制定了以“防溜坍、控變形、止涌突”為核心的施工策略。最后200米最難段，則確定了以安全推進(jìn)為前提、以超前預報為核心、以綜合施策為保障的“加強版”施組方案。

“針對六級圍巖特殊地質(zhì)，現場(chǎng)采用了‘三臺階預留核心土開(kāi)挖法’創(chuàng )造多個(gè)平行作業(yè)面，盡可能減小掌子面溜坍風(fēng)險，結合超前地質(zhì)探孔出水情況，適時(shí)啟動(dòng)帷幕注漿等堵水加固措施。”劉相貞說(shuō)。

專(zhuān)家表示，杉陽(yáng)隧道的貫通為我國今后再建同類(lèi)地質(zhì)條件下的鐵路隧道，積累了豐富的技術(shù)經(jīng)驗。據了解，目前項目部已申報《一種適用于高地熱隧道的降溫裝置》、《一種適用于長(cháng)隧道施工的通風(fēng)結構》等六項專(zhuān)利，完成工法兩項、12篇論文。

大瑞鐵路全長(cháng)約331公里，是我國《中長(cháng)期鐵路網(wǎng)規劃》中完善路網(wǎng)布局和西部開(kāi)發(fā)的重要項目，建成后將結束云南保山、德宏等少數民族聚居區不通火車(chē)的歷史，屆時(shí)大理至保山將由目前公路運輸的2小時(shí)縮短至1小時(shí)左右，大理至瑞麗將由6小時(shí)縮短至2小時(shí)左右。按照計劃，隨著(zhù)杉陽(yáng)隧道的貫通，大理至保山段有望于年底開(kāi)通運營(yíng)。(科技日報記者 矯陽(yáng) 趙漢斌)

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