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隧道成功“躍龍門(mén)” 鐵路這樣爬上川西高原

發(fā)布時(shí)間:2022-10-14 10:29:00來(lái)源: 四川日?qǐng)?bào)


躍龍門(mén)隧道鋪軌現(xiàn)場(chǎng)。 成蘭鐵路公司供圖

  躍龍門(mén)隧道

  四個(gè)“全國(guó)第一”

  輔助坑道規(guī)模位居全國(guó)第一

  早古生界非煤有害氣體逸出段落長(zhǎng)度位居全國(guó)第一

  五億年前寒武系高地應(yīng)力軟巖在變形段落的長(zhǎng)度位居全國(guó)第一

  我國(guó)單隧穿越地質(zhì)地層時(shí)空長(zhǎng)度位居全國(guó)第一

  建設(shè)重點(diǎn)

  ●聚焦軟巖大變形主

  動(dòng)控制、穿越活動(dòng)斷裂帶節(jié)段、富水巖溶超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、特長(zhǎng)高瓦斯隧道通風(fēng)及智能物流組織運(yùn)輸?shù)乳_(kāi)展科研攻關(guān)

  已獲得

  ●工法20項(xiàng)

  ●專(zhuān)利240余項(xiàng)

  ●科技進(jìn)步獎(jiǎng)12項(xiàng)

  10月11日,四川境內(nèi)的龍門(mén)山脈“洞心”深處,鋪軌機(jī)牽引著鐵軌,向阿壩方向行進(jìn)。每落下一根長(zhǎng)軌,距新紀(jì)錄就更近一步。

  飛馳的動(dòng)車(chē)、不斷延展的鐵路線,正在改變中國(guó)。截至2021年底,全國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)總里程已突破15萬(wàn)公里,位居全球第二;但在川西高原,還沒(méi)有一寸鐵路。正在建設(shè)的成蘭鐵路,將讓鐵路首次爬上川西高原。

  成蘭鐵路被稱(chēng)作“超難在建鐵路”,里程中64%是隧道,其中全線第三長(zhǎng)、穿越龍門(mén)山斷裂帶的躍龍門(mén)隧道被視為“難上加難”。經(jīng)過(guò)10年奮戰(zhàn),這條長(zhǎng)約20公里的隧道于2022年4月實(shí)現(xiàn)雙線貫通,這是我國(guó)鐵路隧道第一次成功穿越巨大災(zāi)害性斷裂帶。

  “洞穿”龍門(mén)山斷裂帶,背后有哪些奧秘?近日,記者來(lái)到成蘭鐵路躍龍門(mén)隧道。

  認(rèn)識(shí)這個(gè)洞

  連接成都平原和川西高原 在這里建鐵路“難上加難”

  從位于綿陽(yáng)市安州區(qū)的鋪軌基地,坐工程運(yùn)輸車(chē)出發(fā),沿成蘭鐵路已鋪好的軌道前行,過(guò)橋梁、穿隧洞,過(guò)了高川車(chē)站,就是躍龍門(mén)隧道的入口。與鋪軌基地平坦開(kāi)闊的地勢(shì)不同,這里群山環(huán)繞,眼前的龍門(mén)山脈連綿起伏,一眼望不到頭。

  “這是成蘭鐵路高原鋪軌段的起點(diǎn)?!敝需F八局成蘭鐵路工程指揮部常務(wù)副指揮長(zhǎng)張華說(shuō),從鋪軌基地出來(lái)后,就一直在爬坡,整個(gè)高原段線路最大坡度為17.8‰,相當(dāng)于一公里的里程海拔高差達(dá)17.8米。為了安全爬坡,運(yùn)送長(zhǎng)軌到鋪軌現(xiàn)場(chǎng)的專(zhuān)列,運(yùn)載的長(zhǎng)軌要比平原狀態(tài)下少二分之一左右。

  從成都平原到川西高原,要翻越中國(guó)最長(zhǎng)、最寬、最典型的南北向山系群體,因其“橫斷”東西向交通,故名橫斷山脈。復(fù)雜的地形、地質(zhì)條件,綜合構(gòu)成了世界罕見(jiàn)的鐵路建設(shè)之“難”。

  中鐵二院成蘭鐵路項(xiàng)目隧道設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人姜波介紹,成蘭鐵路地處青藏高原東部邊緣,位于我國(guó)第二地貌階梯(地面高程500—700米)向第一地貌階梯(地面高程3000—5600米)急切過(guò)渡的高山峽谷區(qū)。線路橫穿龍門(mén)山、岷山、西秦嶺等山脈,先后跨越盆地區(qū)、中低山區(qū)、高山區(qū)、高原區(qū)。作為試驗(yàn)段率先建設(shè)的成川段,起于成都青白江,止于阿壩松潘,線路全長(zhǎng)275.7公里,海拔從600米爬升到3200米,可謂一路“爬坡上坎”。

  “難上加難”的躍龍門(mén)隧道難在哪?姜波脫口而出:“躍龍門(mén)隧道是成蘭鐵路第一座越嶺隧道,而且是翻越川西的龍門(mén)山。”

  這座雙線隧道左右線單向里程約20公里,進(jìn)出口海拔分別為981米和1327米,正處于成都平原區(qū)到川西高山高原區(qū)的過(guò)渡帶,其穿越的龍門(mén)山斷裂帶是表現(xiàn)活躍的斷裂帶之一。

  “躍龍門(mén)隧道堪稱(chēng)‘地質(zhì)博物館’?!苯ń榻B,成蘭鐵路選線設(shè)計(jì)人員進(jìn)行了超大范圍的踏勘,摒棄了都江堰、江油等路線,選擇從震害、不良地質(zhì)相對(duì)較少的安州通過(guò)。即便這樣,當(dāng)龍門(mén)山1400米深處被“打開(kāi)”,呈現(xiàn)在大家眼前的,是地震斷裂帶、斷層破碎地帶、巖溶富水段、高地溫、高地應(yīng)力、高瓦斯及硫化氫有毒有害氣體、軟巖大變形、巖爆等10余種不良地質(zhì),每一項(xiàng)規(guī)模與難度都極為罕見(jiàn)。

  保住這個(gè)

  為了克服軟巖大變形難題 從動(dòng)物脊柱獲得設(shè)計(jì)靈感

  洞內(nèi),左線鐵軌已經(jīng)鋪完,正在進(jìn)行的是右線鋪軌。從躍龍門(mén)隧道入口進(jìn)洞,約5公里處即是穿越的龍門(mén)山斷裂帶,已經(jīng)澆筑混凝土的隧洞壁下藏有乾坤。

  姜波拿出了一張工程剖面圖。從圖上可以看到,隧洞橫著穿過(guò)了斷裂帶,斜交形成約70度角。斷裂帶如果活動(dòng),會(huì)造成山體錯(cuò)位,相應(yīng)地會(huì)讓隧洞“折”斷。如何讓隧洞有韌性,適應(yīng)山體一定程度的錯(cuò)位?“動(dòng)物的脊柱由一段段組成,互相鉸接,又能錯(cuò)位,它還是中空的,保護(hù)了脊髓?!痹O(shè)計(jì)人員從動(dòng)物脊柱得到啟發(fā),有了“腦洞大開(kāi)”的設(shè)計(jì)。

  他們根據(jù)斷裂帶錯(cuò)動(dòng)的概率,將受斷裂帶影響的170米隧洞,分成22個(gè)短節(jié)段分別建設(shè),短節(jié)間留15厘米的變形縫,并用特殊的止水帶進(jìn)行鉸接。這一設(shè)計(jì)賦予了隧道適應(yīng)錯(cuò)動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)的能力,山體錯(cuò)動(dòng)值在80厘米以?xún)?nèi),整座隧道的結(jié)構(gòu)都不會(huì)發(fā)生大的破壞。這種在鐵路隧道建設(shè)中短節(jié)段寬接縫的設(shè)計(jì)及應(yīng)用,為世界首創(chuàng)。

  這樣的首創(chuàng),在躍龍門(mén)隧道內(nèi)不少。為應(yīng)對(duì)龍門(mén)山特殊地質(zhì)帶來(lái)的軟巖大變形,所采取的創(chuàng)新工法就是其中之一。

  從2012年開(kāi)始建設(shè),中鐵十九局成蘭鐵路工程指揮部指揮長(zhǎng)王海亮就入駐項(xiàng)目部,已和躍龍門(mén)隧道較勁10年。他清楚地記得,2017年底,因?yàn)楦叩貞?yīng)力軟巖大變形,隧道開(kāi)挖的左線、平導(dǎo)洞以及右線同時(shí)變形加劇?!叭憾葱?yīng)”下,正在挖的一寸難進(jìn),已加固的也變了形,20厘米高寬的H型鋼架,像麻花一樣被扭曲折斷。

  既有工法全部失效,2018年1月到8月,沒(méi)有一米掘進(jìn)。成蘭鐵路公司、中鐵二院、中鐵十九局、北京交通大學(xué)積極開(kāi)展科研聯(lián)合攻關(guān),結(jié)合躍龍門(mén)隧道高地應(yīng)力軟巖大變形特點(diǎn),提出“主動(dòng)控制大變形”理念,通過(guò)非爆開(kāi)挖、超前探測(cè)地質(zhì)、長(zhǎng)短錨桿結(jié)合、雙層強(qiáng)支護(hù)等方式,提前加固巖體,與變形“搶時(shí)間”,有效控制住了變形。

  由中鐵十九局與中鐵二院聯(lián)合研發(fā)的“高地應(yīng)力軟巖大變形兩臺(tái)階帶仰拱(短臺(tái)階)快速封閉成環(huán)施工法”被全面推廣到全國(guó)鐵路建設(shè)中,成為全路推廣應(yīng)用的針對(duì)大變形5種工法之一。該技術(shù)已獲得中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)2項(xiàng)、日本發(fā)明專(zhuān)利1項(xiàng),整體技術(shù)成果達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

  打通這個(gè)

  集納多行業(yè)多學(xué)科之長(zhǎng) 實(shí)現(xiàn)復(fù)雜特長(zhǎng)越嶺隧道設(shè)計(jì)施工的新突破

  躍龍門(mén)隧道的3號(hào)斜井門(mén)口,矗立著一塊高大的紀(jì)念石,“龍門(mén)賦”鐫刻其上,“昆侖練劍蜀水舞,心澆汗筑續(xù)天路”濃縮10年奮戰(zhàn)艱辛。隆重“造石”,是為了致敬為成蘭鐵路躍龍門(mén)隧道建設(shè)作出奉獻(xiàn)的每一位參建者。

  “鐵路隧道能成功‘躍龍門(mén)’,是多行業(yè)、多學(xué)科的智慧結(jié)晶?!背商m鐵路公司成蘭指揮部指揮長(zhǎng)肖霞林感慨地說(shuō)。為突破建設(shè)難題,成蘭鐵路公司組織設(shè)計(jì)單位中鐵二院、中鐵十九局、中鐵五局等參建單位,與西南交通大學(xué)、山東大學(xué)、北京交通大學(xué)、中鐵西南研究院等院校聯(lián)合科研攻關(guān),集納多行業(yè)、多學(xué)科之長(zhǎng)。

  “解毒”就借助了礦山通風(fēng)的辦法。躍龍門(mén)隧道內(nèi)瓦斯、硫化氫兩種有毒有害氣體同時(shí)存在,二者結(jié)合,輕則中毒,重則燃爆。毒氣加上高溫,成為一大“攔路虎”。由于龍門(mén)山的特別構(gòu)造,這里的非煤地層附存于巖層表面,有毒有害氣體難以用常規(guī)辦法探測(cè)。在川煤集團(tuán)派來(lái)專(zhuān)業(yè)通風(fēng)隊(duì)伍支援后,中鐵十九局又根據(jù)鐵路隧道建設(shè)實(shí)際,首創(chuàng)采取“主+局部”的隧道施工通風(fēng)系統(tǒng),創(chuàng)造性提出“以風(fēng)定產(chǎn)”通風(fēng)管理理念,根據(jù)隧道新風(fēng)量科學(xué)分配并進(jìn)行施工組織管理,在高瓦斯軟巖大變形段,綜合施工進(jìn)度每月從10米提高到35米。

  涌水在鐵路建設(shè)中不少見(jiàn),但躍龍門(mén)隧道的出水量特別嚇人,鉆炮眼時(shí)炸藥放進(jìn)去就被沖出來(lái),得綁在鋼筋上頂著放;雨季出水量每天達(dá)13萬(wàn)立方米,能裝滿68個(gè)標(biāo)準(zhǔn)游泳池。既要面對(duì)高涌水量,又要下穿高川河,建設(shè)者科學(xué)施策,和山東大學(xué)李術(shù)才院士團(tuán)隊(duì)合作,開(kāi)展超前地質(zhì)預(yù)報(bào)探測(cè)與災(zāi)害防治技術(shù)方面的研究,提前揭示前方未開(kāi)鑿巖石內(nèi)的水壓環(huán)境。課題“深長(zhǎng)隧道重大突涌水災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)控制關(guān)鍵技術(shù)”獲得山東省科學(xué)進(jìn)步一等獎(jiǎng),“深長(zhǎng)隧道多源地質(zhì)信息融合方法與突涌水動(dòng)態(tài)調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”榮獲中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

  10年來(lái),躍龍門(mén)隧道的建設(shè)者們重點(diǎn)聚焦軟巖大變形主動(dòng)控制、穿越活動(dòng)斷裂帶節(jié)段、富水巖溶超前地質(zhì)預(yù)報(bào)與災(zāi)害防治、特長(zhǎng)高瓦斯隧道施工通風(fēng)及智能物流組織運(yùn)輸?shù)?,開(kāi)展科研攻關(guān),通過(guò)建設(shè)已發(fā)表核心技術(shù)論文40余篇,獲得國(guó)家授權(quán)專(zhuān)利240余項(xiàng)、省部級(jí)工法20項(xiàng)、各級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)14項(xiàng)。

  業(yè)內(nèi)評(píng)價(jià)說(shuō),躍龍門(mén)隧道的貫通,實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜特長(zhǎng)越嶺隧道設(shè)計(jì)施工的新突破,為中國(guó)乃至世界高原山區(qū)鐵路建設(shè)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

  成蘭鐵路將通高原縣城謀變

  10月9日,阿壩州茂縣富順鎮(zhèn)上關(guān)村村民余學(xué)飛在自家開(kāi)的農(nóng)家樂(lè)忙碌。雖然受近期疫情影響,這一天農(nóng)家樂(lè)人不多,但八九月花開(kāi)的時(shí)節(jié),從綿陽(yáng)、成都等地前來(lái)的游客源源不斷,一個(gè)月的收入有4萬(wàn)元。

  花是百合花。上關(guān)村距成蘭鐵路茂縣站直線距離僅1公里。緊鄰交通大“動(dòng)脈”,富順鎮(zhèn)規(guī)劃以上關(guān)岷江百合花谷旅游風(fēng)景區(qū)為基礎(chǔ),利用現(xiàn)有優(yōu)勢(shì)花卉資源和新農(nóng)村景觀,打造集花卉觀光、農(nóng)家體驗(yàn)、美食品嘗、文化休閑、康養(yǎng)度假、親子游樂(lè)等功能于一體的花卉主題特色精品村。余學(xué)飛的農(nóng)家樂(lè)就是借這個(gè)東風(fēng)搞起來(lái)的。

  成蘭鐵路成都至川主寺段預(yù)計(jì)明年建成通車(chē)。嘗到了“甜頭”的余學(xué)飛,也謀劃起了自家的旅游發(fā)展?!爸桓悴惋嬏珕我唬F(xiàn)在百合花、向日葵等花卉品種也多了,得把房子改成民宿,讓游客住得下來(lái)?!弊约业姆课蓦m然房間多,但大多數(shù)不帶衛(wèi)生間,他籌劃著多掙點(diǎn)錢(qián),年底前開(kāi)始改造。

  不止余學(xué)飛,村里好幾戶村民已經(jīng)行動(dòng)起來(lái),按照民宿標(biāo)準(zhǔn)新建房屋。

  村黨支部書(shū)記官德軍也在謀劃?!拔覀兇宸N了70畝的花卉,今年已接待3萬(wàn)余名游客。”他說(shuō),現(xiàn)在重點(diǎn)是提升全村的接待能力,為游客提供吃、住、游、玩一體服務(wù)。接下來(lái),村上將開(kāi)展人居環(huán)境綜合整治,穩(wěn)步推進(jìn)特色精品村打造,讓村民不僅吃上“旅游飯”,更要吃好“旅游飯”。

  除了發(fā)展旅游,發(fā)展倉(cāng)儲(chǔ)物流的規(guī)劃也已提上議事日程?!俺商m鐵路是客貨共線,送客又運(yùn)貨?!备豁樻?zhèn)副鎮(zhèn)長(zhǎng)劉波說(shuō),與上關(guān)村相鄰的勝利村更靠近茂縣縣城,綿茂公路經(jīng)過(guò)該村,附近還有客運(yùn)站,鎮(zhèn)上準(zhǔn)備在這里選點(diǎn),建設(shè)倉(cāng)儲(chǔ)物流中心。

  茂縣發(fā)展和改革局副局長(zhǎng)高雪桃透露,成蘭鐵路通車(chē)后,位于國(guó)道247線和規(guī)劃茂鹽高速交叉點(diǎn)的富順鎮(zhèn)將躍升為交通樞紐地,茂縣計(jì)劃在這里建設(shè)物流園區(qū)。成蘭鐵路通車(chē)后,將帶來(lái)人流物流的改變,高原縣城正在為未來(lái)做準(zhǔn)備。

(責(zé)編:于超)

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