中文EN
供应商
???

“隧人”钻山成路
——中铁隧道局大瑞铁路高黎贡山隧道施工火热进行时侧记

来源: 时间:2022年10月13日 浏览次数: 【字体: 打印

  滇西边陲,延绵千里的高黎贡山静卧在怒江之畔。千年岁月的变迁,使马帮嘹亮的吆喝声渐渐成为历史回响,以栈道与笮桥而“道通天下”的南方丝绸古路似乎也成了久远的神话,只有零星的遗址还在诉说着过去茶马互市的繁荣。

  随着现代机械在层峦叠嶂之下隆隆轰鸣,古路的繁华仿佛在一夜间复苏。昔有“燧人”钻木取火,今有“隧人”钻山成路。7年来,他们为打通长达34.538千米的大瑞铁路高黎贡山隧道,在抗应力、斗涌水、战高温中书写了一个又一个新的“隧人”传奇。目前,隧道已掘进近半。

图片 27

图为大瑞铁路高黎贡山隧道1号斜井平导与进口顺利贯通

  “隧人”西行:重塑“丝绸古路”

  交通先行,一直以来都是经济发展、国家强大的基础之一。从西南地形图中可以看出,将云南建设成“面向南亚东南亚的辐射中心”,必然要打通横断山脉的阻隔,而高黎贡山隧道正是首条穿越横断山脉的特长铁路隧道,也是“一带一路”泛亚铁路西线中缅国际大通道的重要组成部分——大瑞铁路的控制性工程之一。大瑞铁路全长330公里,其中大理至保山段历经14年建设,今年7月已通车。保山至瑞丽段全长196.4千米,正在火热建设中。大瑞铁路通车后,昆明至瑞丽车程将缩短为5小时,对加快西南地区发展,推动中国与东南亚、南亚国家互通互联,助力“一带一路”建设,重塑南方“丝绸古路”具有重要意义。

  早在2005年,广大铁路建设者就对大瑞铁路开展过勘察设计,但直到2014年才找到一个稍微适合高黎贡山隧道建设的线位,其主要困难还是来自横断山脉地层深处活跃的高温热水。在高黎贡山隧道周边,地下热水通过岩层缝隙上涌至地表形成的温泉比比皆是,泉水温度甚至高达上百摄氏度。

  多家设计单位、科研机构、地热专业队伍历时10年,综合比选论证20多个方案,选线总长度达1032千米,才最终确定了全长34.538千米的高黎贡山隧道建设方案。其中,中铁隧道局承担28.6千米正线和33千米Ⅱ线施工任务。全隧设置“1座贯通平导+1座主副斜井+2座主副竖井”辅助作业。中铁隧道局三处主要负责斜井和竖井施工,其中1号竖井深达762.59米,是目前国内铁路最深竖井。

  作为寒武纪就出现在海平面以上的古老山脉,高黎贡山经过青藏高原抬升引起的地层错动和岩浆侵入,隧址花岗岩极度破碎且不均匀,局部地带甚至被揉搓、冲击成砂粒状。即使是选定了最优线路,整座隧道也要穿越19条断层破碎带,埋深更是达到1100多米,具有典型的“三高四活跃”复杂地质,即高地热、高地应力、高地震烈度和活跃的新构造运动、活跃的地热水环境、活跃的外动力地质条件、活跃的岸坡浅表改造过程,几乎囊括了山岭隧道施工所有不良地质和重大风险,被称为隧道建设“地质博物馆”。

  再艰难的荒原,总有人能踏出一条道路。自2015年进场施工以来,项目部先后完成了1号与2号竖井掘砌到底、1号斜井主副井掘进到底、超长斜井平导与进口端贯通、2号竖井井底车场平导贯通等一系列重要施工节点。目前,1号竖井井底车场内巷道完成70%以上。

图片 4

图为国内最深铁路竖井高黎贡山隧道1号竖井洞口

  “隧人”移山:鏖战软弱围岩

  “以残年余力,曾不能毁山之一毛,其如土石何?”千百年来,“智叟之问”一直考问着人们的心灵。既有“智叟之问”,那必有“愚公之答”。当然,“帝感其诚,命夸娥氏二子负二山”毕竟是传说。今天的“隧人”们靠着自己的顽强意志实现移山的壮举,展现了敢让高山低头、叫那河水让路,不达目的不罢休的“新愚公”精神。攻克穿越19条断层破碎带所带来的极其复杂的施工难题,就是当今“隧人”最好的作答。

  2号竖井位于大坪子田新坡断层和勐冒断层之间,井深50~570米范围内间断出现10个挤压破碎带及14个构造影响带,其中一条挤压破碎带更是厚达112.1米。工程地质、水文地质条件均差,花岗岩差异风化,部分呈砂状的围岩容易在掘砌过程中随着少量水溜坍,竖井井壁混凝土无法全圆受压,不密实位置将出现应力集中,导致混凝土掉块、开裂。严重时不得不将井筒回填,重新注浆加固再开挖,同时将开裂的井壁混凝土凿除重做。

  “副井掌子面只有19平方米,空间狭窄,很多机械都下不去,大部分是靠人工,地下几百米深的地方,作业环境很恶劣,不过大家最后还是(掘砌)到底了。”竖井工区技术骨干陈杰描述道。

  为保障在挤压破碎带中的掘砌安全,竖井工区采取了在井筒深度270~590米范围“地面预注浆后井筒掘砌”的施工方案,用“S”形深孔预注浆对该范围进行超前堵水及加固,按照“短段高、强支护、分段、分区、非爆作业”的原则施工,同时采取设置36U型钢架支护、增加衬砌混凝土厚度及强度防止注浆浆液上窜破坏井壁、将部分素混凝土段变更为钢筋混凝土段等措施加固井壁。

  在“隧人”们不懈奋斗下,2019年11月、2020年6月,1号、2号竖井先后掘砌到底,并相继转为井底车场施工。在地下700多米深的地方,巷道曲折,相互联通,仿佛一座巨大的迷宫隐藏在“地心”。陈杰开玩笑道:“如果没人带路,一般人下来肯定要迷失在这里。”在与软弱围岩的搏斗中,竖井工区形成了“深大竖井‘S’形超深孔帷幕注浆施工工法”“一种深大竖井施工临时辅助工作吊盘及工作平台系统”等一系列科研创新成果。

  与竖井类似,穿越2处向斜、3条断层的1号斜井也饱受高地应力的困扰。自2016年12月起,斜井施工进入顺层偏压段,掌子面开挖支护后,后方初期支护持续变形,导致初支混凝土掉块严重,局部段落钢架扭曲呈“S”“Z”型,部分壁岩侵入隧道1米多,隧道作业空间狭窄变形。因高地应力造成隧道初支变形开裂就高达19次,直至今日,隧道仍存在顺层偏压现象。

  “那时候洞子里老是有悉悉索索的声音,都怕得很。”回忆起当时的场景,一名工友心有余悸地摇了摇头。昏暗的隧道内,岩壁裂缝声夹杂在机械的轰鸣声中若隐若现,随时可能发生的局部坍塌或弹出的碎石威胁着安全,这些都考验着建设者们的心理意志。

  为了破解大变形难题,斜井工区技术团队采取了所有能想到的办法和技术措施,调整隧道结构曲率、加大钢架型号、加密钢架间距、径向注浆、仰拱初支与拱墙钢架一次成环等,终于有效控制了围岩变形。同时,依托张政创新工作室,技术团队在此形成了“研发复杂地质隧道硅灰喷射混凝土”“钢纤维喷射混凝土在隧道施工中的应用”“极高地应力下Ⅴ级围岩全断面开挖工法”等一系列研究成果,为隧道掘进提供了有力的技术保障,也为今后同类软岩大变形施工提供了参考。

  “以前这片地方都是山沟,是大家用碴石一点点填起来的,大家在成长,这座‘山’也跟着长大。”斜井工区党支部书记杨虎指着驻地门口不远处的大片空地说道。7年的坚守,他们贯通了主副斜井、正洞小里程、平导小里程等,总长度达10687米,Ⅳ、Ⅴ级围岩占比高达86%以上,中铁隧道人在掘进过程中,也在夹皮沟里堆起了一座山。

图片 6

图为工人们正在检查变形情况

  “隧人”治洪:降伏地下涌水

  高黎贡山隧道建设者们所面对的,是潜藏在山体内部的高温地下水。

  即使综合了各种先进地质预报手段,也很难准确预测前方复杂的地质。“竖井掘砌,最关键的问题就是治水,尤其是高角度裂隙水,大家在掌子面基本上是顶着‘瀑布’在施工,而且岩层内部水压能达到7.5兆帕,甚至有过二三十米长的钻头被高压涌水从岩石中挤压冲出来的事例,这在国内隧道施工中极为罕见,浆液很容易被地下水冲走,注浆难度非常大。”陈杰先容道。

  1号竖井全井筒处于高压富水环境,裂隙微张可注性差,凿井阶段允许排水量不大于10立方米/小时。主井掘至130.5米时,每模井壁施工缝出水,呈“雨淋”状汇集至工作面;副井施工至112.5米和137.5米,先后发生井壁背侧突水以及钻眼炮孔涌水。

  为确保后续施工安全,施工、建设、设计等单位及各方专家经过多次研讨论证,最终采取“有掘必探、先探后掘”的防治水原则,采用“探、注、掘、砌”方案依次施工。在副井掘进至630米,防治水原则又进一步完善为“先探后掘、有水必堵、帷幕内掘、快速封闭”。

  在常规情况下,涌水量增加说明岩石间裂隙增大,堵水浆液更容易通过裂隙进入岩层进行封堵。但在这里,随着凿井深度增加,注浆反而变得更加困难,开挖至600米后,国内生产的最小粒径堵水材料已无法注入,需更换成液体材料,但可注性仍不高,最高甚至需要多达11次的注浆才能将地下水封堵到安全标准。工人们需要穿戴10千克以上的装备,佩戴防毒口罩、防护眼镜作业,极为艰苦。

  富水花岗岩环境下掘砌竖井,必须谨慎、谨慎、再谨慎,可以说是“一步三回头”。竖井工区也根据水压、裂隙发育程度的变化不断优化超前注浆方案,并严格进行注浆评估,确保注浆效果和施工安全。经过4年的艰苦奋斗,1号和2号竖井都安全掘砌到底,项目部也形成了“铁路隧道深竖井工作面突水淹井溃口封堵材料及封堵方法”“铁路隧道深大竖井突(涌)水淹井静水灌注改性水泥浆封堵施工工法”等一系列科研创新成果。

  高温涌水在斜井工区也是一大难题,其中国足球协会超级联赛长斜井反坡排水施工难题便困扰了建设者6年之久。“在平导和进口端贯通之前,每天几万方的热水想要排出去,都要通过长达3000米的反坡,非常困难。”斜井工区技术骨干王欣说,“那时岩缝中涌出的地下水如瀑布般落在安全帽上。现在反坡排水问题缓解了,但前面正洞和平导大里程施工还有一百多米的断层,涌水量大,喷浆、注浆都很困难,为了保证安全,只能用三台阶法,一榀一榀(60厘米)地推进。”

  开工以来,高温涌水就在隧道里没日没夜地翻腾而出。没人知道高黎贡山内部究竟埋藏着多大体量的地下水,目前仅1号斜井工区每天的实际涌水量就达到5.2万立方米以上。

  为解决涌水问题,项目部采取了“打泄水孔引排水”的方式提前打孔泄水,同时斜井工区形成了“研发富水隧道新型喷射混凝土”“新型全自动隧道防水板铺设锚固一体机研制”等一系列科研创新成果。2021年7月30日,斜井平导小里程提前1个月与进口端贯通,彻底解决了超长斜井反坡排水施工难题。

图片 22

图为工人们正进行瀑下作业

  “隧人”用冰:抵御地质高温

  2018年7月开始,1号斜井施工进入高温段落,掌子面最高岩温达到39.1摄氏度,通风后测量环境温度高达35.3~42摄氏度,整个施工现场就像是高温桑拿房。据检测,高温水内菌落种群超标990倍。在这样高温、闷热、潮湿的环境下连续作业,建设者们身体不同程度地出现了呕吐、头晕、湿疹、缺氧甚至是皮肤溃烂等不良反应。

  在高温段落,随时可见豆大的汗珠顺着工人们的身体滑落到地上,他们用冰块擦拭着身体降温。隧洞里,即使堆积如山的冰块在地面形成道道白雾,周遭的气温也不见降低。

  长期处于高温高湿环境,不仅严重影响了作业人员的身体健康,考验着“隧人”们的生理极限和意志毅力,装载机、挖机、出渣车等机械设备损耗率也大为增加,并对仰拱、衬砌混凝土产生不良影响,主要表现在混凝土和易性改变、坍落度损失加快、水化热速度提高且热量不易散失等,容易造成混凝土内部密实性降低及温度应力开裂。

  “工友们的身体健康是大家需要考虑的首要问题,这个制冰厂虽然占地不大,但日产60吨的冰块完全能满足现场需求,”斜井工区办公室部员王甜指着驻地旁的制冰厂说,“隧道里也有相应的休息室和医务室,大家每天都会检查补充皮肤病药品、高温应急药品、盐水、凉茶之类的防暑物资,尽最大努力改善作业环境。”

  为解决高地热带来的一系列问题,项目部在掌子面采取帷幕注浆封堵热水,减少散热量;购置大功率风机以及450千瓦大功率机械制冷设备,加大通风制冷和空气流动。同时研发矿粉混凝土,调整外加剂,提高混凝土整体强度和性能。在与高温不断斗争的过程中,斜井工区形成了“高黎贡山隧道1号高地温斜井降温处理技术研究及比选”“特长隧道长距离高地温施工综合技术研究”等一系列科研创新成果。

图片 32

图为工人用冰块擦拭身体降温

  “隧人”求同:承担社会责任

  在斜井工区不远处,龙陵县松山盘踞在怒江大峡谷上方,南北绝壁、沟壑纵横,这里是滇缅公路上的咽喉,也是易守难攻的雄关要地,著名的松山战役遗址便在这里。70多年前,中国远征军十战松山抵御日侵,成功拔下滇缅公路上最硬的钉子,两万多名将士用鲜血和生命捍卫了寸尺国土。

图片 18

图为素质提升活动

  不同时代有着不同的使命,始终不变的是中华儿女对祖国的拳拳赤子之心和谋复兴、求大同的情怀。在攻克高黎贡山隧道建设难题的同时,项目部始终不忘社会责任,将中铁隧道人的“忠诚担当”落实在响应国家“精准扶贫”的政策中,助力属地打赢脱贫攻坚战。

  自2015年斜井、竖井工区进场伊始,项目党支部就将帮助当地农户脱贫工作纳入整体工作中,在企业政策范围内,拿出后勤相关辅助性岗位面向当地开放,优先考虑贫困百姓,解决其就业难题。在竖井工区务工的贫困户共有6人,涉及岗位有门卫、保洁、帮厨等。斜井工区进场后,与驻地村芒告村签订了龙陵县“万企帮万村”精准扶贫行动村企结对帮扶协议书。目前,20名当地农户在斜井务工,每人年增收五六万元。

  “以前也曾到外面务过工,但花销大,外加路费,一年也挣不了几个钱,现在在家门口,两口子上班,每个月收入达到了一万元,比外面挣得多多了,再过半年可以修缮自家房子了。”斜井工区管道班宋利华和养路班杨巧翠是腾冲市的一对夫妻,2018年6月以来一直在项目上务工。

  龙陵县东临怒江,西临龙江,中间是高黎贡山南脉,连绵的群山峡谷使这里基础设施修建极为困难,也在客观上造成了村民致富乏力。斜井工区被高耸入云的两座高峰夹在山沟里,前期进场时,从山顶通往沟谷只有狭窄的单车道泥巴路,外侧是悬崖峭壁,很少有车辆通行。因为种植和收割不便,谷底溪流两侧肥沃的土地也未能得到有效开发。工区进场后,技术、测量人员在密林深谷中攀爬穿梭,实地论证收集地形资料,最终制定出总长13千米的便道方案,并扩宽了原有便道,修建了坚固的上下挡墙、格栅护坡。

  沿着这条被称为“二十四道拐”的便道前往斜井,沿途还能看见老乡们驾驶着拖拉机穿行。溪流两旁栽种起甘蔗、烟草、大豆等经济作物,原本只有一座水电站的寂静河谷现在热闹了起来,这条便道也成了老乡们口中的“扶贫路”。斜井工区还根据当地水文情况,在溪流上游修建了防洪坝,既方便了农户灌溉,也确保了雨季来临时农田安全。

图片 3

图为高黎贡山一隅

  随着项目施工生产的推进,各方面的集聚增益效应不断扩大,两个工区在物料采购、设备维护、人员生活保障等方面也给当地农户每年增加了大量收入。在各方共同努力下,2019年,龙陵县成功摘掉贫困县的帽子。

  在当地经济不断发展的背后,是320国道、杭瑞高速、保腾高速等要道穿境而过,是下辖19个村全部通公路的助力。只有发展起来的交通基础设施,才能让当地的甘蔗、烟叶、石斛、生猪、家禽等农牧产品源源不断地运输出去,让其他地区的各类工业产品源源不断地输送进来,而大瑞铁路,正是交通建设的重要一环。

  在龙陵县镇安镇主干道上有一条醒目的征兵横幅“祖国挑选你,人民信任你,大家支撑你”。而这,也正是高黎贡山隧道建设者的情怀。李阳

XML 地图 | Sitemap 地图