14年掘进 大瑞铁路杉阳隧道胜利贯通

3月28日,历经14年艰难掘进,全长13.39公里、被业内认为我国围岩掘进难度最大铁路隧道,即中缅国际大通道重要组成部分——大(理)瑞(丽)铁路杉阳隧道安全贯通。

这条全长仅13.39公里的隧道,建设为啥长达14年?攻克了哪些技术难题?

杉阳隧道位于云南省大理州永平县境内,全长13.39公里,地处澜沧江断裂带,共穿越横断山区6条大型断层破碎带。地质极其复杂活跃,为一级高风险隧道。最后200米围岩,经国内专家组评审为VI级,是我国在建围岩掘进难度最大、安全风险最高的铁路隧道。

中铁二十三局大瑞铁路项目部现场施工负责人刘相贞告诉科技日报,自2008年开工以来,“掌子面失稳、涌水突泥、软岩大变形”等世界级隧道掘进难题先后出现,背斜、向斜、断层、逆断层等不良地质层出不穷。

“隧道日涌水量最高峰时突破3.8万立方,可蓄满20个标准游泳池,14年来,施工仅抽水泵就用坏了近1500台。”回忆起处理最高峰涌水的时刻,刘相贞至今仍心有余悸。

不仅如此,隧道内含氧量不足6.1%,湿度接近100%,隧道最前端的掌子面环境温度常年保持在42摄氏度以上。

可怕的还有高应力带来的惊险。

“隧道距离山顶仅1公里,在高地应力的作用下,隧道最高时相当于每平方米2000吨压力,从而造成软岩大变形单点变形量达1.2米,连续变形区段达2000米以上。”刘相贞说,即便采用双层大型钢拱架进行支护,巨大的高地应力还是将拱架扭曲变形折断,同一段落最多时甚至连续3次更换拱架。

整个隧道累计换拱3公里以上,在国内外十分罕见。

极端恶劣的地质条件和高温、缺氧等施工困难叠加,每向前掘进1米都异常艰难。

更难的还在后面。当掘进至最后200米时,杉阳隧道遭遇到更极端恶劣的地质。

“穿越了侏罗系中下统薄层状页岩、泥岩夹砂岩区。受高地应力和构造影响,剩余段地质揉皱发育、围岩破碎、自稳性差,局部富水,隧道进出口两端掘进掌子面失稳溜坍、涌泥、挤压性大变形等问题频发。”刘相贞说。

为攻克杉阳隧道施工中遇到的世界级掘进难题,国铁集团协同业内部门单位专家和参建各方,多次组织专家为隧道掘进难题“把脉会诊”,研究制定了以“防溜坍、控变形、止涌突”为核心的施工策略。最后200米最难段,则确定了以安全推进为前提、以超前预报为核心、以综合施策为保障的“加强版”施组方案。

“针对六级围岩特殊地质,现场采用了‘三台阶预留核心土开挖法’创造多个平行作业面,尽可能减小掌子面溜坍风险,结合超前地质探孔出水情况,适时启动帷幕注浆等堵水加固措施。”刘相贞说。

专家表示,杉阳隧道的贯通为我国今后再建同类地质条件下的铁路隧道,积累了丰富的技术经验。据了解,目前项目部已申报《一种适用于高地热隧道的降温装置》《一种适用于长隧道施工的通风结构》等六项专利,完成工法两项、12篇论文。

大瑞铁路全长约331公里,是我国《中长期铁路网规划》中完善路网布局和西部开发的重要项目,建成后将结束云南保山、德宏等少数民族聚居区不通火车的历史,届时大理至保山将由目前公路运输的2小时缩短至1小时左右,大理至瑞丽将由6小时缩短至2小时左右。按照计划,随着杉阳隧道的贯通,大理至保山段有望于年底开通运营。

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