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中国铁道建筑史上的复杂铁路隧道修建及突发事故全记录

时间:2023-06-05 理论教育 版权反馈
【摘要】:2006~2015年,中铁二十局累计修建铁路隧道297座,长354096.97米。设计为单线电气化Ⅰ级铁路隧道,全长3721米,洞身最大埋深530米。隧道施工条件异常复杂,被专家喻为“中国铁道建筑史上典型的地质博物馆隧道”。5月30日隧道出口发生特大突水,180名职工全力抢险,确保人员、设备安全。2008年2月29日,由中国少数民族作家协会组成的中国多民族作家“宜万铁路采风团”到隧道采访,实地考察1号、2号特大溶洞现场。

中国铁道建筑史上的复杂铁路隧道修建及突发事故全记录

2006~2015年,中铁二十局累计修建铁路隧道297座,长354096.97米。其中,1公里以上隧道115座,长297727.73米;10公里以上隧道4座,分别是长寿山隧道12625米、岗乌隧道13195米、大独山隧道11882米、阳山隧道11669米。(见志表7)

(一)别岩槽隧道 是宜万铁路25个重难点工程中最大的难点工程。设计为单线电气化Ⅰ级铁路隧道,全长3721米,洞身最大埋深530米。地处四川盆地与鄂西山地的过渡带,发育有3条断层,整个隧道主要位于灰岩区,地表岩溶强烈发育,封闭洼地,漏斗落水洞密布,暗河系统发育,极易冒水。隧道起讫里程K187+620.1~K183+899.1,属深埋长大岩溶隧道,以Ⅲ级围岩为主。隧道施工条件异常复杂,被专家喻为“中国铁道建筑史上典型的地质博物馆隧道”。由三公司施工。为保证工程质量,项目先后采取帷幕注浆封堵岩溶裂隙水、桥梁桩基跨越大溶腔、迂回导坑避开溶腔施工、迂回导流洞引排涌水、洞外泄水洞下穿正洞等方法,成功解决隧道施工中的一系列地质难题。首次在隧道施工中,实施风险管理,确定安全进洞条件,制定和落实8项《防范高风险专项机制》,确保高风险隧道的施工安全;将超前地质预测预报工作纳入隧道施工工序,分别采用TSP203长距离探测、地质雷达和超前探孔中距离探测,以及红外探水和超长5米钻孔短距离探测等综合手段进行超前地质探测,为探明隧道前方地质情况、规避安全风险奠定基础。在隧道高压富水地段实施和推广超前帷幕注浆技术,为岩溶裂隙水的处理和高压富水地段的施工积累了经验。隧道初期支护采用钢纤维喷射混凝土,二次衬砌采用气密性抗渗混凝土,保证隧道施工质量和结构的耐久性。采用BTSD-2B型激光断面检测仪对隧道的超欠挖情况进行全面检测,保证隧道二次衬砌厚度。2004年2月18日,隧道开工。5月30日隧道出口发生特大突水,180名职工全力抢险,确保人员、设备安全。10月19日、20日,邀请国内众多著名隧道工程技术专家、学者进行技术研讨交流,为隧道施工提供最直接的技术支撑和理论保障。2005年11月25日,中国铁建副总经理赵广发到宜万37A标管区现场办公,召开别岩槽隧道施工进度专题会议,确定给中铁二十局增加200米隧道施工任务。2010年9月30日,隧道完工。

(二)龙麟宫隧道 是宜万线九大高风险隧道之一,全长3414米,为双线隧道,预测正常涌水量每天22601立方米。隧道内岩溶洞穴遍布,地质灾害频繁,700多米地段出现30多座溶洞。其中,1号、2号特大溶洞是宜万铁路出现的最大溶洞,在国内也实属罕见。由一公司施工,2005年5月11日开工。隧道采用复合式衬砌,进口DK229+096~DK229+155段采用双线Ⅲ级非绝缘下锚衬砌,DK230+795~DK231+131、DK231+289~DK232+486段采用双线Ⅲa型衬砌;隧道出口DK232+486~DK232+510段采用双线Ⅳ级衬砌。2005年6月19日,隧道出口DK232+467处出现巨型溶洞,溶洞底部长190米,宽100米,顶部长90米,宽90米,深120米(轨顶以下80米、轨顶以上40米)呈倒漏斗状。2005年12月29日,隧道进口DK229+727处出现大型溶洞。2006年7月24日,隧道出口DK231+796处再次出现大溶洞,溶腔纵向约150米、横向约250米、高约20米,溶洞内另有一条支洞向内延伸不知去向,深不可测。施工中,对1号溶腔采取悬空爆破清危处理,2号溶腔采取支架、立柱支顶等处理措施。在1号、2号溶腔处理过程中将溶腔段改为路基,轨面以上放坡开挖形成路堑,轨面以下用硬质岩渣回填后注浆加固,然后重新进洞;针对隧道底部鹰嘴下的空腔及堆积物中较大空隙地段采用机制砂灌注,对较小的空隙、裂隙用M10水泥砂浆灌注,填方段注浆加固处理。2006年4月23日,新华社、人民铁道报社、恩施日报等多家媒体报道中铁二十局自主研发的隧道自动声光报警系统。2008年2月29日,由中国少数民族作家协会组成的中国多民族作家“宜万铁路采风团”到隧道采访,实地考察1号、2号特大溶洞现场。8月13日,湖北日报重点工程采访组到隧道出口采访。2010年5月30日,隧道贯通。

(三)花培岭隧道 南广铁路黎肇段花培岭隧道位于广东与广西两省交界处,横穿两省省界,进口位于广西省苍梧县大坡镇都够村以东的冲沟边,隧道出口位于广东省郁南县平台镇古隆村以西的山坡。长5918米,最大埋深约307米,双线单洞长大隧道,起讫里程DK252+657~DK258+575。花培岭隧道是南广铁路先期开工的两个标段之一,是全线控制性工期工程。由二公司施工。

隧道穿越的地层有粉质黏土、花岗斑岩以及砂岩、粉砂岩夹页岩,部分地段存在岩性接触面及破碎带。隧道区穿越的地层岩石岩性主要为灰白色砂岩,灰白色砾岩,深灰、灰黑色混合花岗岩,其中Ⅱ级围岩2050米,Ⅲ级围岩2725米,Ⅳ级围岩635米,Ⅴ级围岩508米。区内地表水主要为沟谷小溪流及人工填筑的堤坝和水库。在丰水季节,地下水位升高,地表水量丰富。松散堆积层中的孔隙水、基岩裂隙水,隧道正常日涌水量2462立方米。隧道Ⅴ级围岩采用双侧壁导坑法施工,Ⅵ级、Ⅲ级围岩段采用台阶法施工,Ⅱ级围岩采用全断面法施工。隧道二次衬砌采用仰拱先行,拱墙衬砌采用整体式液压模板台车整体浇注。初期支护采用架设钢拱架、打设锚杆、安装钢筋网片、喷湿混凝土的方式进行支护。仰拱及仰拱回填紧跟隧道开挖进行浇注施工,洞身防水层采用多功能台车人工铺设安装,二次衬砌钢筋在洞外加工,洞内安装成型,使用12米液压模板衬砌台车模筑混凝土。2009年1月15日开工,2011年6月19日贯通,2014年7月5日通过验收。

(四)长寿山隧道 是兰渝铁路兰州枢纽重难点工程之一。为双线双层集装箱喇叭口特长隧道,位于黄河北岸的大砂坪乡与富民村之间,起止里程HDK41+900~HDK54+525,全长12625米。其中进口段HDK41+900~HDK42+074、HDYK41+900~HDYK42+074为左、右单线隧道,长度均为174米;HDK42+074~HDK54+188段以喇叭口形式过渡至双线隧道,长12114米;出口段HDK54+188~HDK54+426、HDYK54+188~HDYK54+525段为左、右单线隧道,长度分别为237米、337米,以喇叭口形式出洞。由二公司施工。隧道区穿越的地层岩石岩性主要为砖红色、灰白色砂岩,棕红色、灰白色砾岩,深灰、灰黑色,肉红色混合花岗岩,肉红色、灰色花岗岩,以及灰黑色片岩,其中Ⅲ级围岩7055米,Ⅳ级围岩3774米,Ⅴ级围岩1796米,设计采用复合式衬砌封闭环式断面。隧道采用进出口及5座斜井同时掘进。Ⅴ级围岩黄土隧道采用弧形导坑留核心土法施工。Ⅳ级开挖地段用台阶法施工,隧道Ⅲ级围岩用全断面法开挖。隧道进出口、浅埋段处于风积沙质黄土,该黄土具Ⅳ级自重湿陷性,对隧道影响较大。隧道施工通风采用压入式强制通风方式,按常规通风方法,采用1根直径为1.6米软风管配井口风机进行管路压入式通风。利用复合式衬砌,砂浆锚杆、中空注浆锚杆、型钢钢架、钢筋网、喷射混凝土等联合初支。在围岩较差地段,用直径42毫米超前小导管预注浆对围岩进行预加固。隧道防排水采用初期衬砌后挂防水板并安装直径50毫米透水盲管,两侧边墙墙角设硬式透水纵向盲管(直径80毫米),环向盲管与纵向盲管用三通相连接,每隔5米设边墙进水孔一处,边墙进水孔与洞内排水沟连接,将隧道水从洞内排水沟引向洞外。二次衬砌施工时仰拱先行,采用整体式钢模板台车拱墙整体浇筑。2009年8月1日开工,2011年8月8日贯通,11月10日完工。

(五)张栓沟隧道 位于内蒙古鄂尔多斯市达拉特旗境内,是大四铁路全线唯一的特长隧道。隧道起讫里程DK21+495~DK24+497,长3002米。由五公司负责施工。隧道穿越稳定性极差的大面积风积沙层、流动沙丘和膨胀岩,地质条件差,围岩存在坍塌、涌水等安全隐患。隧道最大埋深40米,最小埋深2.6米。地质条件复杂,工程难度大,在中国同类型沙漠隧道建设中实属罕见,是大四铁路全线控制性隧道。隧道设有无轨运输斜井1座,辅助施工。隧道进口、出口、斜井,共设有3个隧道口、4个工作面。斜井岔口作为斜井与正洞的结合部,形成类似喇叭状的特殊构造,受力复杂,加之岔口处作为车场要长期使用,只能最后施工二次衬砌,岔口处仅以初期支护承受围岩压力。项目部结合隧道设计断面、斜井与正洞的平面位置关系、围岩级别等因素,制定科学合理的方案,解决正洞开挖支护措施、岔口处支护加强措施两个问题,保证施工安全。针对风积沙松散、流动的特性,项目部与科研、设计单位联合攻关,综合采用掌子面地质素描、TSP-203地震波探测系统等技术进行超前地质预报。通过缩短循环开挖长度、控制爆破以减少对沙层的扰动等新技术、新工艺,有效化解施工风险。

2009年10月15日,隧道开工。2010年1月13日,鄂尔多斯沿河铁路有限责任公司组织召开隧道技术研讨会,参会人员在张栓沟隧道施工现场观摩学习。11月29日,张栓沟隧道出口至斜井方向贯通。2011年1月9日,隧道进口至斜井方向贯通,标志着国内沙漠地区长、大隧道的科研和施工取得重大突破,中央电视台新闻联播、新华社等国内各大主流媒体在第一时间予以报道。张栓沟隧道贯通精度误差不到9毫米,创造多项国内沙漠隧道施工的新纪录,为国内特殊不良地质条件下沙漠隧道建设的科研和施工积累了成功经验。

(六)祁连山隧道 位于青海省门源回族自治县境内兰新铁路第二双线甘青段,双线单洞高原长大高铁隧道,全长9509.33米,起讫里程K335+647~K345+156,是世界海拔最高、建设标准最高、施工难度最大的高速铁路隧道,隧道轨面海拔最高高程3607.4米,设2座斜井和洞身局部平导辅助施工,其中硫磺沟斜井长589米,三叉东沟斜井长1471米,平导长8480米。被称为“世界高铁第一高隧”。由一、六公司组织施工。

隧道地处祁连山中高山区,属于典型的高寒缺氧地区,空气中氧气含量仅为内地的60%,是兰新高铁全线自然条件最恶劣、生活条件最艰苦、施工海拔最高、地质条件最复杂、安全风险最高的工点,是铁道部一级风险隧道。洞身经过地带地形起伏较大,自然坡度20度~60度,主脊一带多为基岩峭壁。隧区范围内山高坡陡,基岩裸露,沟壑纵横,地形复杂。洞身分别经过脑儿墩、三叉东沟等,线路经过地段无人区,隧道全线除进出口段埋深较小外,其余段落隧道埋深较大,最大埋深823米。隧道洞身穿过地层为沉积岩和变质岩类,主要为砂岩、板岩、页岩、灰岩等,断层带内分布有断层角砾岩,山坡坡面及冲沟内分布有第四系块石土、碎石类土、粉土等。

隧道施工中建成高原长隧长距离反坡自动化抽排水系统,建成高原长隧制氧供氧系统,成功解决高原长隧通风难题。针对高原缺氧40%以上,严寒、构造强烈多变、围岩软弱、地下水丰富和高地应力等不良地质环境条件,项目部开展富水断层碎屑流、突水涌泥、高地应力挤压大变形控制和高原严寒隧道冻害防治技术研究,总结形成“高原高寒复杂地质高速铁路隧道施工关键技术”整套科技成果。其中富水断层碎屑流安全施工控制技术、高地应力软岩大变形快速施工技术达到国际领先水平。被授予“高地应力软弱围岩隧道开挖支护施工方法”等发明专利5项、“碎屑流地层隧道超前支护结构”等实用新型专利11项。2010年4月10日开工,2014年1月30日完工。

(七)大梁隧道 位于青海省门源回族自治县境内兰新铁路第二双线甘青段,全长6567.67米,起讫里程K328+807.07~K335+376.65,平均海拔3600米~4200米,最高海拔4430米,是铁道部一级风险隧道。设1座斜井1070米,并在斜井底部设置避难所。隧道采用泄水洞排水,进口泄水洞长1475米,出口泄水洞长2000米,高位泄水洞长306米。由一、二公司组织施工。

隧址区山高坡陡,基岩部分裸露,沟壑纵横;隧道进出口两端低而洞身部位高,进口段沟谷发育,基本呈东西向展布,沟内有季节性流水,堆积有大量块石;出口位于硫磺沟侧陡坡。洞内线路纵坡为6‰和-9‰的人字坡。隧道洞身通过地层为奥陶系中统砂岩、灰岩、板岩、二叠系砂岩,断层带内分布有断层碎裂岩及断层泥砾,山坡破面及冲沟内分布有第四系粉土、细角砾土、粗角砾土、碎石土、块石土等。大梁隧道DK332+266段施工过程中,多次发生大规模的涌水突泥现象,对施工进度和安全构成极大威胁,其中超大规模涌水突泥、突石4次。2013年8月24日,中国铁路总公司工管中心、兰新铁路甘青有限公司在西宁召开“兰新客专大梁隧道斜井工区突水涌泥段设计施工技术方案论证会”,讨论大规模涌水突泥突石灾害科学应对方法。隧道穿越碎屑流地层,若开挖及支护方法不当,极易引发碎屑流突涌,碎屑流瞬间突涌具有极大的破坏性,施工控制难度大、破坏性强。项目部在施工中,采取物探和钻探相结合,长-中长-短预报相互补充,重点实施“一孔之见”即超前钻探、超前炮孔和水压测试,用地质雷达对隧道洞身周边隐伏碎屑体进行综合探测。对碎屑体物质组成、水量、水压、空间位置进行精确取样、定位和分析,为隧道安全决策提供依据。在归纳碎屑流发生机理基础之上,分析研究大断面隧道长距离穿越碎屑流稳定性控制的关键工程措施,总结并首次提出大断面隧道穿越碎屑流稳定性成套控制方法—“一探二封三泄四注”,即超前预报、掌子面封堵、超前高位泄水、强超前支护、强初期支护。通过深入研究施工中的超前预报、排水泄压、超前加固、开挖方法、支护参数等关键技术环节的控制措施,解决此类隧道工程困扰施工的技术难题。2010年4月11日开工,2014年5月1日完工。

(八)茶坡里隧道 位于湖南省醴陵市境内沪昆客运专线杭长段,单洞双线隧道,全长3010米,起讫里程DK844+523~DK847+533,由一公司组织施工。

隧道轨面海拔高度98.8米~277.1米,最大埋深385米,线间距5.0米,隧道纵坡采用单面下坡,坡度为11.6‰。地质结构表层为粉质黏土,褐黄色,硬塑,含少量碎石,厚0.5米~1.5米。进口段下伏基岩为砂质板岩、浅变质砂岩、砂质绢云母板岩,强风化层厚度约为7~25米,洞口部分厚46米。断层、浅埋、进出口仰坡顺层、破碎等地段岩层产状。2010年8月1日开工,2013年5月7日完工。

(九)皂角坡隧道 位于湖南省醴陵市境内沪昆客运专线杭长段,单洞双线隧道,全长2605米,起讫里程DK857+105~DK859+710。由一公司组织施工。

隧道最大埋深152米,线间距5.0米,进口段位于右偏曲线上,隧道纵坡采用单面上坡,坡度为8.6‰。隧道斜井交点里程DK858+300,与小里程方向夹角72度,起讫里程XDK0+000~XDKO+198全长198米,综合坡度5.43%。洞口浅埋偏压,有F1、F2两个断层,多处浅埋,富含水量,施工中采用仰拱栈桥整幅施工技术。2010年8月1日开工,2013年6月20日完工。

(十)大独山隧道 位于贵州省安顺市境内沪昆客运专线贵州段,全长11882米,中国铁路总公司一级风险隧道,设横洞2座分别长1043米、1240米,贯通平导1座11829米,泄水洞4座605.9米。由二公司组织施工。

隧道最高海拔高程1650.5米,最低海拔高程694.2米,相对高差达956.3米。隧道为岩溶隧道,可溶岩长度为9063米,占全隧长度的76%,洞身断层破碎带发育,发育区域断层7处,物探解译断层11处,可溶岩与非可溶岩接触带6处,下穿暗河1处,地表村庄分布广泛,岩溶漏斗发育,隧道通过可溶岩段。隧道掘进采用全断面、台阶法、台阶法加临时横撑、台阶法加临时仰拱,开挖采用钻爆法及非爆开挖法施工,光面爆破、水压爆破。施工中揭示大小溶洞31个,其中DIK862+196~DIK862+244处溶洞体积达13万立方米,长48米、宽30米~100米、高45米~90米不等。施工中在PDIK855+973、正洞DIK855+986、DIK857+895处共揭示大型岩溶管道3处,其中DIK855+998处岩溶管道暴雨后涌水量高达每小时3万立方米,暴雨后3处大型岩溶管道涌水量累计达每天130万立方米。施工中,项目部先后推广应用“高风险特长大隧道T76S自进式管棚超前支护技术”“高风险特长大隧道瞬变电磁法超前地质预报技术”“高风险特长大隧道顶水注浆与径向注浆相结合的堵水技术”“高风险特长大隧道自密实混凝土回填加腔顶立柱加固的大型干溶洞处治技术”等新工艺和新材料,在全国铁路特长大隧道施工科技创新评审中获得“国际先进、国内领先”的称号。2010年10月1日开工,2015年10月15日完工。

(十一)斗磨隧道 位于贵州省安顺市境内沪昆客运专线贵州段,全长2076米,起讫里程D1K841+144~D1K843+220,是沪昆客专贵州段唯一一座被列为一级高风险的高瓦斯突出隧道,享有“不良地质博物馆”和“高瓦斯突出第一隧”的美誉。高瓦斯段750米,低瓦斯段160米,共穿越10道煤层。由六公司组织施工。

隧道施工中先后经历突水突泥、突石、塌方、瓦斯等灾害,面对高瓦斯隧道与地质灾害突出的施工难题,项目部制定有轨运输和超前开平导为隧道通风的方案,设平行导坑1座1170米,坚持“一炮三检制度”,安装风电闭锁、瓦电闭锁装置,聘请国内瓦斯防治专家从事专职瓦斯检测和监控,采用管棚、帷幕注浆、打泄水洞等方法,穿越溶蚀洼地、浅埋、溶腔、暗河、采空区和煤系地层等不良地质。2010年12月15日开工,2014年5月20日完工。

(十二)岗乌隧道 位于贵州省安顺市境内沪昆客运专线贵州段,全长13195米,起讫里程D1K868+415~D1K881+602,是中国铁路总公司一级高风险隧道,是沪昆高铁贵州境内最长的隧道,地质条件之复杂、施工难度之大,为国内高铁建设所罕见。隧道设4座横洞,分别长1586米、1542米、1966米、644米。由六公司组织施工。

隧道穿越断层1处,可溶岩和非可溶岩接触带2处,最大埋深544.5米,洞身穿越区域以碳酸盐岩为主,四、五级围岩占全隧80.2%,存在暗河、溶洞、突泥、突水、瓦斯、塌方、高地应力岩爆及大变形等安全风险,隧道集中出水段落15个,施工期间最大日涌水量达15.7万立方米。针对异常复杂的喀斯特典型地质地貌,项目部综合运用地质雷达、红外探水等科技手段开展超前地质预报,有效预防了突泥突水等各类安全风险。施工过程中运用自主研发的T76S自进式锣旋管棚超前支护技术,成功解决喀斯特地质可溶岩段软弱围岩遇水极易坍塌,高地应力初支变形大、沉降量大等施工难题,总结完成科研成果3项、创新工法3项,获国家专利1项。2010年12月15日开工,2015年12月17日完工。

(十三)丫口寨隧道 位于贵州省安顺市境内沪昆客运专线贵州段,双线隧道,全长4497米,起讫里程D2K845+478~D2K849+975,中国铁路总公司二级高风险隧道。设斜井1座533米、横洞1座1440米,斜井与左线线路交点里程D2K845+700,横洞与左线线路交点里程D2K47+615。由六公司组织施工。(www.xing528.com)

隧道最大埋深328米,最小埋深约22米,洞身分别穿过F1断层,燕子岩断层及麻龙宫断层,暗河众多,且下穿地表明河和村庄。施工过程中,针对丫口寨隧道分别穿越地下暗河、地表明河及村庄,项目部分别采用迂回导坑和埋管引排的方式将暗河水泄压,对地表采取止水帷幕注浆的方式堵水,防止地表水渗漏至隧道。施工中使用EBZ260H单臂掘进机配合破碎锤开挖、T76s自进式螺旋管棚进行超前支护及超前周边注浆和帷幕注浆方式,确保暗河段洞身开挖、浅埋下穿村庄及明河段的施工安全。2010年12月15日开工,2015年10月8日完工。

(十四)尖山隧道 位于云南省曲靖市境内沪昆客运专线云南段,全长7388米,起讫里程D1K1023+906~D1K1031+294,是沪昆客运专线云南段最长隧道,由一公司组织施工。

隧道相对高差365米,洞身穿越区域地层呈灰岩、白云质灰岩、石英砂岩夹泥岩、灰岩夹白云质灰岩、页岩、砂岩、泥页岩夹煤层、玄武岩、可溶岩与非可溶岩接触带,呈线状分布,谷底呈串珠状分布的溶蚀洼地、落水洞、漏斗等岩溶地貌景观结构。2010年12月15日开工,2016年3月3日完工。

(十五)北塬隧道 位于陕西省白水县,是黄韩侯铁路高风险隧道之一,是本标段的控制性工程。起讫里程DK1+046(DyK1+871)~DK9+399,长8353米,最大埋深175米。由三公司施工。隧道进口为左、右单线并双线喇叭口设计,左线隧道进口段1773米位于半径800米左偏曲线上,出口段147米位于半径800米右偏曲线上,其余左线隧道均位于直线上;右线隧道位于2个半径800米反向曲线上,夹直线长度82.7米。左右线进口段均为单线隧道,K3+092~K3+165段,长73米,采用连拱结构、大跨结构过渡后,左右线并线为双线隧道。隧道内纵坡为4.3‰和5.1‰单面上坡。

隧道穿越区地形陡峭,是典型的陕北黄土高原梁峁沟壑地貌。地层主要以第四系上更新统风积沙质黄土为主,局部黄土冲沟分布第四系全新统冲剂黏质黄土、细圆砾土,下伏第四系中更新统风积沙质黄土、三叠中统砂岩夹泥层岩。隧道Ⅲ级围岩地段3530米,Ⅳ级围岩地段长1790米,Ⅴ级围岩地段3033米。隧道穿越洛河北侧黄土台塬区,地下水为弱富水,局部地段相对富集。施工过程中,渗水或股状涌水较普遍,正常涌水量每天4177.1立方米,最大涌水量每天10442.78立方米。

隧道设斜井4座1667.29米,采用无轨运输,隧道按新奥法原理设计、施工,采用曲墙复合式衬砌断面。洞内采用双块式无砟轨道。隧道掘进采用台阶法施工,对围岩初期支护主要采用喷锚初期支护,喷混凝土采用喷湿工艺。Ⅳ、Ⅴ级围岩地段及浅埋地段采用控制爆破法施工。全隧道设置双侧排水沟,由于隧道水量较小,且为喇叭口隧道,水沟顺接难度较大,故未设中心水沟。隧道防排水采用初期衬砌后挂防水板,内衬无纺布,并设置环、纵向透水盲管,将水引至边墙水沟排出洞外。

施工期间为保证隧道安全,结合黄土地区隧道土石分界富水、技术含量高、安全风险大、工艺复杂等特点,采用负视速度法超前地质预报系统、红外探水以及监控量测体系,通过力学分析与现场实践相结合的手段,从安全性和经济性方面综合考虑,探索出一套适合黄土地区土石分界富水隧道施工的成套综合技术。“黄土地区土石分解富水隧道施工工法”先后获2013年度中国铁建优秀工法、2015年度陕西省工法;“黄土地区土石分解富水隧道施工技术研究”先后获中国铁建科学技术二等奖、中国铁道学会科学技术三等奖;“基于地震负视速度法铁路隧道超前地质预报系统”“一种适应于湿陷性黄土隧道的排水盲管装置”“一种用于湿陷性黄土隧道的初期支护装置”获国家实用新型专利。2011年1月10日开工,2014年9月6日贯通。

(十六)西铁车2号隧道 是中南部铁路通道全线重难点工程,位于莱芜市、淄博市境内。起讫里程DK1076+119~DK1083+970,长7851米,最大埋深234米,是2010年山东省境内最长的在建铁路隧道。由四公司负责施工。

隧道地质结构复杂、安全风险高、施工难度大,是全线重难点工程。隧道采用新奥法,信息化管理,投入挖、装、运、衬等专用大型隧道施工机械设备作业线,从进口、出口、斜井3个工作面同时施工。II级围岩采用全断面法开挖,III级、Ⅳ岩围岩采用两台阶法开挖,Ⅴ级围岩采用三台阶临时仰拱法开挖。仰拱采用仰拱栈桥的方法减少施工干扰和加快掌子面的掘进速度,仰拱、填充混凝土全幅整体浇筑,二次衬砌采用全断面钢模整体式液压衬砌台车、泵送混凝土灌筑施工。隧道跨域广、长度大,局部灰岩区岩溶发育,涌水突水问题易发等情况较多。项目部把科技攻关作为提高工程质量的有力武器,采用地质雷达、红外探水、超长炮孔等先进技术,成功克服涌水、围岩破碎和局部围岩自稳能力差等技术难题,安全穿越围岩较差断层破碎带,确保施工生产顺利进行。

2010年11月13日开工,首月成洞米数在全线14个隧道口施工中居榜首。2013年7月9日,斜井至出口段贯通。2014年1月19日,隧道全线贯通,新华网、人民网等数十家主流媒体竞相报道。

(十七)蓁山隧道 位于山东省烟台市境内青荣城际铁路,全长5505米,起讫里程青烟DK206+015~DK211+520,最大埋深124.3米,为山东省最长高铁隧道,该隧道最小曲线半径1800米,最大曲线半径4000米,最大坡度20‰。由四公司组织施工。

隧道入口为浅埋段,拱顶埋深最大9米,最小4米,围岩破碎,节理发育。出口浅埋地段的洞身穿越地层大部分为第四系冲洪积层,其结构为细砂、中砂等,围岩稳定性差。隧道洞身有2处断层破碎带,岩石较破碎,地下富水,施工中极易产生突泥涌水现象。Ⅳ、Ⅴ级、Ⅵ级围岩占隧道全长的61%,且下穿红旗西路、凤凰台路、只楚路三处道路,临近部队油库,施工安全风险较高。施工过程中,项目部采取超前地质预报、大管棚支护、地表注浆、超前水平注浆、优化爆破工艺、24小时视频监控等措施方式,成功解决了围岩破碎、下穿建筑物等一系列难题。隧道施工从斜井大里程、斜井小里程、进口和出口等4个工作面同时展开,日均掘进10米,并且创下日掘进16米的纪录。2011年4月20日开工,2014年6月24日完工。

(十八)前陡泉隧道 位于山西省吕梁市境内吕临铁路支线,燕尾式隧道,左线起讫里程改MDIIK38+730~改MDIIK40+237,长1507米;右线起讫里程改右MDIIK38+670.37~改右MDIIK40+237,长1566.63米。隧道于改MDIIK39+900处由单洞单线并为单洞双线隧道,最大埋深94.13米,最大线间距92米。由四公司组织施工。

隧道地质脆弱,均为IV、V级围岩,进出口位于沟谷,且有部分大跨段、连拱段和小净距段施工,工序转换频繁、断面变化较多。工程队针对土、砂、石互相交融且变数大的复杂地质,成立课题组,坚持钻孔前观察围岩及地质状况,精确计算孔深、孔距、排距、单孔药量等爆破参数,综合分析爆破效果、振动检测数据、围岩等变化情况,取得较好的爆破效果。建设中,隧道局部35.3米由双连拱燕尾式变更为超小净距,中间岩柱宽度0.61米~3.31米不等。该技术既无先例可循,又无理论支持,工程队加强过程监控,加强攻关破解施工技术难题,以中间岩柱的安全稳定为前提,逐步克服拱顶沉降、洞身收敛、振动速度、飞石等安全问题。总结的“小间距控制爆破工法”获中国爆破工程协会“三等奖”。2012年9月开工,2014年7月31日完工。

(十九)严家塔隧道 位于山西省吕梁市境内吕临铁路支线,单洞双线隧道,全长1754.76米,起讫里程改MDIIK45+645.24~改MDIIK47+400,地处黄土梁峁区,地形起伏较大,多开辟为耕地。隧道最大埋深155.43米,隧道内最大线间距4.41米,全隧位于11.3%的下坡。由二公司负责施工。

隧道区地层为第四系上更新统坡洪积层新黄土;中更新统洪积层老黄土,第三系粉质黏土,粗圆砾土;二叠系上统砂岩及泥岩。洞身通过第四系上更新统洪积新黄土、二叠系上统砂岩及泥岩,全风化~弱风化。地下水主要为基岩裂隙水,主要赋存于节理、裂隙中,主要受大气降水补给。隧道采用钻爆法施工,复合衬砌设计,黄土及V级围岩采用三台阶临时仰拱法,IV级围岩采用台阶法,无轨运输,压入式通风,衬砌台车一次成型。洞口采用管棚辅助措施进洞,由进出口双口掘进。超前预报主要采用地质雷达及地质素描,监控量测采用无接触量测。2012年9月25日开工,2014年7月30日完工。

(二十)李家塔隧道 位于山西省吕梁市境内吕临铁路支线,单洞双线隧道,全长1938.41米,隧道里程改MDIIIK43+594.56~改MDIIK45+532.97段,是标段最长隧道。由二公司组织施工。

隧道地处黄土梁峁区,地形起伏较大,多开辟为枣林及耕地。洞身基岩产状平缓,层理发育。隧道区地层主要为第四系上更新统坡洪积层新黄土;第三系上新统洪积层粉质黏土,粗圆砾土,细圆砾土;下伏二叠系上统砂岩及泥岩。洞身地层主要为二叠系上统泥岩与砂岩,土壤最大冻结深度1.04米。隧道顶分布新黄土具有湿陷性,隧道区广泛分布泥岩、粉质黏土,具弱膨胀性。改MDIIK45+360~改MDIIK45+502地表发育中庄洗煤厂滑坡,为土质滑坡,滑土为土石界面,平行线位滑向大里程;MDIIIK44+000左侧30米发育16号滑坡,改MDIIIK44+580右15米发育枣疙瘩滑坡。隧道进口砂、泥岩存在风化差异性,山体存在崩塌、落石现象。线路坡度为11.3‰、11.7‰下坡。2012年10月24日开工,2014年2月20日完工。

(二十一)南山堡隧道 位于甘肃省定西市境内宝兰客运专线,双线隧道,全长3471米,起讫里程DK866+193~IDK869+664,洞身最大埋深约145米。由二公司组织施工。

隧道地处牛谷河二、三级阶地区,地面高程一般为1780米~1870米,自然坡度约10度~20度,沟谷多深切呈“V”字型,山坡上多为风积黄土覆盖,部分斜坡及沟谷底部为第三系泥岩。洞身纵坡为5.8‰长2707米、19.93986‰长764米的单面上坡。南山堡隧道进口段拱顶处于砂层富水段,开挖时受地下水流出影响,拱顶坍塌严重。隧道加强超前地质预报工作,拱部采取双层超前小导管加中管棚等超前支护措施,围岩开挖时根据地质情况采用三台阶加临时仰拱法或三台阶加临时横撑法施工方法。在衬砌施工中采用弧形模板保证仰拱厚度,填充层一次浇筑到位,保证仰拱填充的整体完整性。2013年4月1日开工,2014年11月28日完工。

(二十二)阜川隧道 位于陕西省汉中市境内西成客运专线,双线隧道,全长9015.32米,起讫里程DgK271+936.21~DgK280+951.53,中国铁路总公司一级高风险隧道,由三公司、六公司组织施工。

隧道地处大巴山中低山区,平均海拔950米,最高海拔为1110米,最大埋深约456米。隧道纵坡为人字坡,纵坡自进口依次为19‰和-3‰,洞身地表起伏较大,地表自然坡度30度~80度,隧址区域内洞身两侧有华山水库、碗厂水库,洞顶沟谷密集,并有数个村庄分布,地形条件较为复杂。设斜井2座,1号斜井位于线路左侧黄土寨附近,2号斜井位于线路左侧四新店附近,1号、2号斜井后期用作避难所。隧道施工至DgK277+824,地质发生突变,掌子面线路右侧出现未探明的炭质页岩,岩体遇水软化膨胀、干裂易碎且随掘进开挖无规则围绕线路方向出现,围岩稳定性极差。中铁二十局派驻现场工作小组,加强现场围岩量测点位布置及观测频率,组织国内相关专业专家进行现场会审,制定大变形段落施工专项方案,将常规的新奥法施工调整为铣挖机开挖加弱爆破法施工,有效减少围岩扰动。2013年6月13日,隧道开工。

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