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十年鏖战 成兰铁路隧道“洞穿”龙门山断裂带

发布时间:2022-04-27 10:21:00来源: 四川日报

  4月25日,成都至兰州铁路跃龙门隧道实现全线贯通。绵阳市安州区高川乡龙门山上,中铁十九局成兰铁路工程指挥部洋溢着欢乐的气氛,建设者们喜不自胜,指挥部副总工程师刘国强百感交集:“修了10年,终于通啦!”

  跃龙门隧道穿越龙门山断裂带,铁路建设中遇到的多种难题在这里集中呈现。十年鏖战,跃龙门隧道终于贯通,刘国强也从入职新人成长为公司骨干,隧道建设之难不言而喻。

  在成兰铁路公司成兰指挥部指挥长肖霞林看来,跃龙门隧道的贯通为高原山区铁路建设提供了宝贵经验。

  突破 攻克建设中的“叠加”难题

  地震断裂带、断层破碎带、岩溶富水段、高地温……跃龙门隧道建设中遇到的不良地质多达10余种,且这些不良地质的规模、难度大多首屈一指。

  “比如,因为高地应力软岩大变形,就出现了‘群洞效应’,3个洞、多个段同时变形加剧。”中铁十九局成兰铁路工程指挥部指挥长王海亮记得,2017年底,隧道左线、右线及位于中间的平行导洞,以肉眼可见的速度同时加剧变形,洞内混凝土不断往下掉,用以支护的钢架被挤压得“嘎嘎”响,20厘米高宽的H型钢扭成了麻花,有的还折断了。

  既有施工工法对“群洞效应”带来的变形没用,工法一改再改也不见效,建设进度完全停滞。能否从源头上改变?建设者们思考着。

  建设中遇到的大变形是山体内部的应力发生变化所致。此前,铁路建设应对大变形以“放”为主,山体变化会自然达到一个平衡点,或变化到一定程度时再干预。但高地应力软岩大变形,意味着山体挤压力更大、岩体更软,加之跃龙门隧道处于龙门山断裂带,岩层较破碎,变形程度加剧。

  经过反复研究和试验,建设者们提出“主动控制大变形”的理念,通过非爆开挖、超前探测地质、长短锚杆结合等方式,提前加固岩体,与变形“抢时间”,有效控制住变形。由中铁十九局首创的“高地应力软岩大变形两台阶带仰拱(短台阶)快速封闭成环施工法”被全面推广到全国铁路建设中,成为全路推广应用的针对大变形5种工法之一。

  在跃龙门隧道建设取得的众多关键技术成果中,“长大隧道洞内智能物流组织”引发记者的好奇。工程建设缘何“跨界”智能物流?原来,跃龙门隧道是成兰铁路全线长度超过20公里的3个隧道之一,双洞加辅助施工通道总里程达71公里,规模为全国第一。建设高峰时,同时布设了20多个工作面,每天200多台施工车辆进出洞。为了确保安全、提高工效,智能物流组织应运而生,比如,洞内智能交通指挥系统通过红外感应定位器建立绿波带,让关键车辆通行能一路绿灯,不堵车。

  取经科研创新铲除“拦路虎”

  “这是灰岩,这是辉绿岩……”在中铁十九局成兰铁路工程指挥部的创新工作室里,堆放着上百块岩石,廖学才兴奋地介绍着他的“宝贝”——这些都是随着建设推进,在不同地点、不同岩性位置取回来的样品。

  廖学才是四川省地质矿产勘查开发局区域地质调查队的退休工程师,2018年被指挥部聘请到跃龙门隧道一线开展技术指导。“龙门山有着独特的推覆结构,断裂、折叠多,岩层分布极不整齐。”他说,在建设进度中,根据掌子面岩石的岩性、构造、接触面,可预测前方岩变,从而进行超前地质预报,为隧道顺利掘进提供技术支撑。

  岩石取样带来意外收获。廖学才发现,隧道内部分段落的岩性,和同一轴线的地表岩性不同,如果把收集到的上千个样品按坐标排列,相当于划出了龙门山区域埋深1400多米的精准地质图。此前,受技术局限,对龙门山脉的地质调查主要在地表,经过跃龙门隧道建设,“第一次打开了龙门山”。

  进行地质超前预测,廖学才常与瓦斯打交道。跃龙门隧道内瓦斯、硫化氢两种有毒有害气体同时存在,尤其瓦斯浓度高,监测断面瓦斯逸出量最多时每分钟有9立方米。在铁路建设规范中,这一数字达0.5立方米就属于高瓦斯隧道。而且,由于龙门山的特别构造,这里的非煤地层附存于岩层表面,有毒有害气体用常规办法难以有效探测,成为施工安全的“拦路虎”。

  成兰铁路公司向煤矿行业取经,借鉴矿井的通风方法,从川煤集团请来通风工程师石明燕,进行专业指导。经多方学习、取经,结合自身实际,跃龙门隧道形成“主+局部”通风系统,并确定“以风定产”的建设思路。每天,石明燕作为“通风总指挥”确定能送多少风后,再进行施工组织。“以风定产”后,建设进度从每月10米提高到每月15米。

  为解决建设难题,成兰铁路公司组织参建单位和科研院校,开展了数十个课题的工程试验和科技攻关,山东大学、北京大学、西南交大等都参与其中。“铁路隧道能成功‘跃龙门’,在于建设突破了行业壁垒,集纳多行业之长。”肖霞林认为,这体现了我国多行业、多领域的先进水平。

(责编: 于超)

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