2020-07-14

成兰铁路茂县隧道6年多才打通 平均每天掘进不到5米——
仿动物脊柱“撑”起这个难点工程

  • 2020年01月13日 08时18分
  • 来源: 四川日报
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  • 1月12日,建设者庆祝成兰铁路茂县隧道全线贯通。新华社发(张可凡摄)

       

    作为中国最难的在建铁路,成兰铁路正顽强地在四川境内向北挺进。它有多难建?刚刚贯通的茂县隧道,是个最佳观察视角:长9913米,打了足足74个月才通,平均每天掘进不到5米。

    到2019年底,中国铁路营业总里程已达13.9万公里。但在广袤的川西高原地区,却没有一寸铁路。在建的成兰铁路将结束这个历史。

    穿越龙门山活动断裂带

    动物脊柱给灵感

    将500米隧道分成34个短节

    成兰铁路先行开工的成都至川主寺(黄胜关)段全长约275公里,其中隧道就有17个,平均里程10.2公里。9.9公里的茂县隧道,里程还不到平均数,但却是全线重难点工程。为什么?

    “茂县隧道建设面临两个最大困难:穿越龙门山后山活动断裂带、软岩,这是世界铁路建设尚未完全攻克的难题。”中铁二院成兰铁路项目部副经理姜波说。

    龙门山是活动断裂带的密集区,由3条大断裂构成,汶川特大地震就发生在这里。

    软岩又是怎么回事?在茂县隧道的围岩加固现场,记者随手捡起一块石头,轻轻一捏就成粉末。中铁十七局成兰铁路项目指挥长侯国强说,岩体破碎似面粉,加上高地应力,在掘进中遇到了铁路建设中罕见的大变形:手掌宽的钢条被挤压成“S”形,直径11米的空间在短时间内“缩小”到了7米多。

    两大难题在茂县隧道同时出现,让约700米的段落成了“拦路虎”。

    对建设者来说,穿越龙门山活动断裂带,不仅要考虑施工时顺利通过,也要考虑运营后的安全。即便发生地震,也不会破坏隧道结构,便于快速修复。但是,隧道穿山而过。若山体错位,隧道势必相应断裂。难题如何破?“动物的脊柱是一段段组成的。它们互相铰接,又能错位,而且还是中空的,可以保护脊髓。”设计师“脑洞大开”,仿照动物的脊柱,根据断裂带错动的概率,将500米断裂带核心段落分成了34个短节分别建设。各短节间留15厘米的变形缝,并用特殊的止水带进行铰接。

    要保持隧道结构不变,还需给短节留够可能错位空间。因此,茂县隧道的断面较一般单线铁路隧道的断面,要“大”6%左右。

    如何应对软岩大变形?建设者对施工工艺进行了创新。他们争分夺秒,快速挖掘、支护、锚固、注浆,抢在软岩变形前,给山体注入混凝土增强岩体强度,达到稳固的目的。

    应对复杂多样的地形地质

    最多时一天抽水3万立方米

    9公里多的隧道换了7种开挖工法

    其他铁路建设中常遇到的突泥、涌水,也给建设带来不小挑战。

    2015年6月,隧道在建设中忽然出现了涌水。含着泥沙的水从正在掘进的掌子面渗出,源源不断。“最初20天,天天都像在打仗。”侯国强回忆。上抽水泵、接抽水管,直到建成一条从掌子面到2公里外、160米高排水的管道,建设才重新推进。此后900多天,抽水泵每天24小时不间断抽水,最多时一天抽水3万立方米,大约相当于20个标准游泳池水量。水中有泥沙,水泵使用一段时间就要更新,几年下来,更换的水泵有400来台。

    走进已经贯通的茂县隧道,可以看到,内部结构很复杂:隧道进口紧接茂县车站,有三条铁路线,进洞后短短1.2公里,经历了三线变两线、单洞变双洞的变化。隧道三线的断面面积有261平方米,单洞变双洞时最大截面320平方米,是普通单线隧道截面的4倍,而单洞断面面积仅80平方米,在1200米的距离中断面面积逐渐缩小,共经10次变化,这在铁路建设中极其罕见。

    为何要在洞内变化?姜波介绍,成兰铁路沿线地形陡峭,茂县车站难以选择落脚地,不得不设置在茂县隧道入口处;茂县隧道前方穿越段地质太过复杂,只有让隧道变小、断面更窄,才更容易穿越。

    结构复杂、地质复杂,为此,中铁十七局转换了7种开挖工法;高峰时段,作业掌子面多达17个。为确保设计措施落实到位,提高施工效率,建设者还专门配置了三臂凿岩台车、锚杆台车等隧道施工专业设备,使关键工序高度机械化,保障了施工安全和质量。

    积累铁路建设经验

    开建275公里均为试验段

    多项难题正在破解

    建设虽难,但对建设者来说,最兴奋之处在于,茂县隧道顺利贯通,意味着“成兰铁路高地应力软岩大变形控制技术”得到了成功应用,为我国西南地区软岩隧道施工积累了宝贵的经验。这也是成兰铁路,对中国乃至世界铁路建设的意义所在。

    根据中国铁路总公司中国福彩app官方下载:同意成兰铁路试验段开展工程试验有关事项的批复,成兰铁路以16个试验专题为主导、按试验方式先行开工成都至川主寺(黄胜关)试验段,明确结合地质极为复杂、环保重大敏感等地段按动态设计方式进行管理,稳妥有序推进项目建设。

    开建275公里均为试验段,这在中国铁路史上绝无仅有。究其原因,还是在于成兰铁路建设太难。它穿越龙门山、西秦岭地震活动构造区大大小小的断裂带,是国内首条穿越南北地震带的铁路,被业内称作“有史以来地质条件最为复杂的路线”。

    但成兰铁路又不能不建。作为中国西部铁路网的重要组成部分,它将结束川西高原地区无铁路的历史,打通制约四川藏族、羌族集中居住区发展的交通桎梏,也是联系西南与西北两大区域的纽带。

    可喜的是,经过多年建设,成兰铁路试验专题逐步取得成效,多项难题正在破解。成兰铁路公司成兰指挥部副指挥长刘善忠介绍,目前,成兰铁路桥梁和路基工程已完成99%,隧道工程已完成94%,无砟轨道、站房及站后四电工程已全面展开施工。

    责任编辑: 雷晓琦
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    成兰铁路茂县隧道6年多才打通 平均每天掘进不到5米——
    仿动物脊柱“撑”起这个难点工程

  • 2020年01月13日 08时18分
  • 来源: 四川日报

  • 1月12日,建设者庆祝成兰铁路茂县隧道全线贯通。新华社发(张可凡摄)

       

    作为中国最难的在建铁路,成兰铁路正顽强地在四川境内向北挺进。它有多难建?刚刚贯通的茂县隧道,是个最佳观察视角:长9913米,打了足足74个月才通,平均每天掘进不到5米。

    到2019年底,中国铁路营业总里程已达13.9万公里。但在广袤的川西高原地区,却没有一寸铁路。在建的成兰铁路将结束这个历史。

    穿越龙门山活动断裂带

    动物脊柱给灵感

    将500米隧道分成34个短节

    成兰铁路先行开工的成都至川主寺(黄胜关)段全长约275公里,其中隧道就有17个,平均里程10.2公里。9.9公里的茂县隧道,里程还不到平均数,但却是全线重难点工程。为什么?

    “茂县隧道建设面临两个最大困难:穿越龙门山后山活动断裂带、软岩,这是世界铁路建设尚未完全攻克的难题。”中铁二院成兰铁路项目部副经理姜波说。

    龙门山是活动断裂带的密集区,由3条大断裂构成,汶川特大地震就发生在这里。

    软岩又是怎么回事?在茂县隧道的围岩加固现场,记者随手捡起一块石头,轻轻一捏就成粉末。中铁十七局成兰铁路项目指挥长侯国强说,岩体破碎似面粉,加上高地应力,在掘进中遇到了铁路建设中罕见的大变形:手掌宽的钢条被挤压成“S”形,直径11米的空间在短时间内“缩小”到了7米多。

    两大难题在茂县隧道同时出现,让约700米的段落成了“拦路虎”。

    对建设者来说,穿越龙门山活动断裂带,不仅要考虑施工时顺利通过,也要考虑运营后的安全。即便发生地震,也不会破坏隧道结构,便于快速修复。但是,隧道穿山而过。若山体错位,隧道势必相应断裂。难题如何破?“动物的脊柱是一段段组成的。它们互相铰接,又能错位,而且还是中空的,可以保护脊髓。”设计师“脑洞大开”,仿照动物的脊柱,根据断裂带错动的概率,将500米断裂带核心段落分成了34个短节分别建设。各短节间留15厘米的变形缝,并用特殊的止水带进行铰接。

    要保持隧道结构不变,还需给短节留够可能错位空间。因此,茂县隧道的断面较一般单线铁路隧道的断面,要“大”6%左右。

    如何应对软岩大变形?建设者对施工工艺进行了创新。他们争分夺秒,快速挖掘、支护、锚固、注浆,抢在软岩变形前,给山体注入混凝土增强岩体强度,达到稳固的目的。

    应对复杂多样的地形地质

    最多时一天抽水3万立方米

    9公里多的隧道换了7种开挖工法

    其他铁路建设中常遇到的突泥、涌水,也给建设带来不小挑战。

    2015年6月,隧道在建设中忽然出现了涌水。含着泥沙的水从正在掘进的掌子面渗出,源源不断。“最初20天,天天都像在打仗。”侯国强回忆。上抽水泵、接抽水管,直到建成一条从掌子面到2公里外、160米高排水的管道,建设才重新推进。此后900多天,抽水泵每天24小时不间断抽水,最多时一天抽水3万立方米,大约相当于20个标准游泳池水量。水中有泥沙,水泵使用一段时间就要更新,几年下来,更换的水泵有400来台。

    走进已经贯通的茂县隧道,可以看到,内部结构很复杂:隧道进口紧接茂县车站,有三条铁路线,进洞后短短1.2公里,经历了三线变两线、单洞变双洞的变化。隧道三线的断面面积有261平方米,单洞变双洞时最大截面320平方米,是普通单线隧道截面的4倍,而单洞断面面积仅80平方米,在1200米的距离中断面面积逐渐缩小,共经10次变化,这在铁路建设中极其罕见。

    为何要在洞内变化?姜波介绍,成兰铁路沿线地形陡峭,茂县车站难以选择落脚地,不得不设置在茂县隧道入口处;茂县隧道前方穿越段地质太过复杂,只有让隧道变小、断面更窄,才更容易穿越。

    结构复杂、地质复杂,为此,中铁十七局转换了7种开挖工法;高峰时段,作业掌子面多达17个。为确保设计措施落实到位,提高施工效率,建设者还专门配置了三臂凿岩台车、锚杆台车等隧道施工专业设备,使关键工序高度机械化,保障了施工安全和质量。

    积累铁路建设经验

    开建275公里均为试验段

    多项难题正在破解

    建设虽难,但对建设者来说,最兴奋之处在于,茂县隧道顺利贯通,意味着“成兰铁路高地应力软岩大变形控制技术”得到了成功应用,为我国西南地区软岩隧道施工积累了宝贵的经验。这也是成兰铁路,对中国乃至世界铁路建设的意义所在。

    根据中国铁路总公司中国福彩app官方下载:同意成兰铁路试验段开展工程试验有关事项的批复,成兰铁路以16个试验专题为主导、按试验方式先行开工成都至川主寺(黄胜关)试验段,明确结合地质极为复杂、环保重大敏感等地段按动态设计方式进行管理,稳妥有序推进项目建设。

    开建275公里均为试验段,这在中国铁路史上绝无仅有。究其原因,还是在于成兰铁路建设太难。它穿越龙门山、西秦岭地震活动构造区大大小小的断裂带,是国内首条穿越南北地震带的铁路,被业内称作“有史以来地质条件最为复杂的路线”。

    但成兰铁路又不能不建。作为中国西部铁路网的重要组成部分,它将结束川西高原地区无铁路的历史,打通制约四川藏族、羌族集中居住区发展的交通桎梏,也是联系西南与西北两大区域的纽带。

    可喜的是,经过多年建设,成兰铁路试验专题逐步取得成效,多项难题正在破解。成兰铁路公司成兰指挥部副指挥长刘善忠介绍,目前,成兰铁路桥梁和路基工程已完成99%,隧道工程已完成94%,无砟轨道、站房及站后四电工程已全面展开施工。

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