这条超难隧道“跃龙门”背后……

这条超难隧道“跃龙门”背后……
2021年11月29日 06:05 四川日报
隧道内工作场景。成兰铁路公司供图

全线“拦路虎”

  长达20公里的跃龙门隧道穿越龙门山断裂带,从2013年建设以来,相继遇到高瓦斯、高岩温、高地应力、硫化氢、岩溶富水、软岩大变形等“拦路虎”,被视作全线“超难隧道”

4个全国第一

  辅助坑道规模全国第一早古生界非煤有害气体逸出段落长度全国第一 5亿年前寒武系高地应力软岩变形段落的长度全国第一单隧穿越地质地层时空长度全国第一

成兰铁路

●连接成都、兰州,设计时速200公里

●线路穿越龙门山活动断裂带、平行岷江活动断裂带而行

●国内外专家评估认为:成兰铁路是全球土木工程界瞩目的在建工程,其工程难度之大、任务之艰巨,在我国铁路建设史上前所未有,极具挑战性

●是汶川地震灾后重建项目,为川西北地震高发区提供一条快捷的交通运输和生命救援通道,将填补川西北地区没有铁路的路网空白

成兰铁路成川段

●作为工程试验段先行建设

●全长275.7公里

●隧道17座,占比64%,其中20公里以上隧道3座,跃龙门隧道就是其中之一

●预计2023年建成

跃龙门隧道

●从四川盆地向青藏高原攀升,进出口高差346.3米

●为双洞分修隧道,单程长约20公里

●施工通道总里程超过71公里,创下全国之最

●历经3160天奋战,左线于11月28日上午贯通

  连接成都、兰州的成兰铁路穿过龙门山中部,从成都平原向青藏高原攀爬,建设难度之大、安全风险之高、环保控制之严,世所罕见。作为工程试验段先行建设的成(都)川(主寺)段位于四川省境内,其长达20公里的跃龙门隧道穿越龙门山断裂带,从2013年建设以来,相继遇到高瓦斯、高岩温、高地应力、硫化氢、岩溶富水、软岩大变形等“拦路虎”,被视作全线“超难隧道”。

  经过近9年的奋战,11月28日,跃龙门隧道左线实现贯通。“超难隧道”如何成功“跃龙门”?

□四川日报全媒体记者 王眉灵

地处汶川地震灾害核心区,地形陡峻,岭谷高差悬殊大,地质灾害频发

科学应对,用科研和技术创新攻坚破难

  “超难隧道”建设难在哪?中铁二院成兰铁路项目经理周跃峰介绍,成兰铁路工程地质条件的复杂程度在世界铁路建设历史上极为罕见,而跃龙门隧道地处汶川地震灾害核心区,地形陡峻,岭谷高差悬殊大,地质灾害频发,“是成兰铁路难上之难”。

  这条隧道有几个全国第一:辅助坑道规模全国第一,早古生界非煤有害气体逸出段落长度全国第一,5亿年前寒武系高地应力软岩变形段落的长度全国第一,单隧穿越地质地层时空长度全国第一。

  面对困难,建设者们科学应对。中铁十九局成兰铁路项目副总工程师刘国强的办公室门口,挂着“刘国强劳模和工匠人才创新工作室”等4个牌子。“这个创新工作室专门开展施工重难点的技术创新,目的只有一个:早日打通跃龙门隧道。”刘国强说,工作室17人均是生产骨干及技术人员,囊括隧道建设各工种。

  工作室带头人除了刘国强,还有他的师父、中铁十九局首席隧道专家王俊涛。两人从2013年跃龙门隧道开建之时就来到现场,和中铁二院、北京交通大学、西南交通大学、山东大学等科研单位和院校合作,开展课题研究。

  2016年,隧道将下穿高川河,由于多年山洪泥石流,河底堆积物太多,常规办法难以判断河床的真正位置。刘国强和山东大学合作,开展超前地质预报探测的研究,准确探明前方富水体的精确位置、富水量的大小、破碎带的规模等,确定施工方法、加固措施和治水措施,安全、成功穿过高川河。该课题“深长隧道重大突涌水灾害预测预警与风险控制关键技术”获得山东省科学进步一等奖。

高瓦斯、硫化氢等有毒有害气体和软岩大变形同时出现

遭遇瓶颈,整整10个月没有一尺进度

  跃龙门隧道内,多条施工通道交错,全隧道有130多个“十字”和“丁字”交叉路口。为指引安全,洞内特意设置了交通灯。建设高峰期,仅3号斜井每天进出车辆就达560车次,为此,建设者特意研发了“长大隧道施工交通调度安全管控系统”,进行综合调度。

  这样的综合施策,是跃龙门隧道建设的一大特点。成兰铁路有限责任公司成兰指挥部指挥长肖霞林介绍,跃龙门隧道的10余种不良地质,单个攻破都有一定难度,它们聚集在一个洞内,难度系数成几何倍数的增长。

  2017年底,跃龙门隧道遇到前所未有的严峻挑战:高瓦斯、硫化氢等有毒有害气体和软岩大变形同时出现,整整10个月的时间,隧道没有一尺进度。“建设陷入一个死循环。”刘国强说,应对软岩大变形,需要爆破后在岩壁上快速打锚注浆,但一打洞,有毒有害气体就溢出,且浓度极高,现场监测仪器一直报警,完全无法施工。

  思路决定出路。项目部锁定“通风”这个症结,成立隧道通风施工技术研究中心,专研如何有效提高通风量。在尝试铁路建设的方法后,他们又向行业外“借智”,经过无数次尝试,独创“特长型高瓦斯隧道阶段型动态施工通风技术”,建立“主+局部”的9级通风系统,彻底解决特长型、复杂型隧道施工通风安全及高瓦斯管控的难题。

  “在跃龙门隧道,通风已经从辅助施工手段变为主要施工举措。”刘国强说,建立通风网络系统后,技术人员每天根据生产计划、地质情况、安全风险等确定通风方案,再根据通风的条件来进行施工组织。

  跃龙门隧道的有毒有害气体为非煤层溢出,没法提前监控或采取举措控制其变量。中铁五局发明了“土办法”:用碱性的石灰来中和酸性的硫化氢。瓦斯监测班组负责人朱培江说,随着掌子面的推进,洞内建立喷淋系统,喷洒石灰水来稀释空气中的硫化氢浓度。

正是需要一鼓作气接着干的时候,一些人却打起“退堂鼓”

艰苦奋战,“不跃龙门誓不还”

  2019年,跃龙门隧道建设已度过最艰难的时候,中铁十九局成兰项目指挥部却喊出“不跃龙门誓不还”的口号。这是怎么回事呢?

  “建设的办法找到了,需要落实到生产上,但是,有一部分人却失去了信心。”指挥长王海亮回忆。2017年底,王海亮刚刚接棒指挥长,跃龙门隧道建设就进入“瓶颈”。其间,他带着项目部的技术人员、业务骨干,反复求教、反复试验,直至找到有效的解决办法。正是需要一鼓作气接着干的时候,项目部一些人却打起“退堂鼓”。

  2012年跃龙门隧道建设筹备之际,王海亮就来到现场,2017年底接棒指挥长至今。“来之前我就想,5年不行就7年嘛,没想到足足干了9年。”他说,跃龙门隧道难建,早有心理准备,但没想到这么难建。

  大家的心情能够理解,但是,建设到了这一步,不进则退!王海亮召集班组长以上骨干开“反思会”,鼓励大家以“破釜沉舟”的心态继续推进建设,并喊出“不跃龙门誓不还”的口号。

  这种不退缩的干劲直接影响着建设的进度。项目部测量队队长赵小剑是一名“90后”,别看他身板瘦小,但是工作起来却极其拼命。测量是在隧道中“定准”,为掘进找准方向,每次爆破后,他都第一个冲上去,迎着烟尘、顶着渗水定下点:“打这儿!”

  长达20公里的跃龙门隧道贯通后,其接口的横向误差值28毫米、高程18毫米,分别是规范要求误差值的7%和1/3,精度极高。

  在隧道左线贯通仪式上,中国工程院院士李术才、北京交通大学博士生导师吴旭发来视频,祝贺建设者们“喜跃龙门”。他们动情地说:“感谢你们不畏艰难、艰苦奋战,成功打通跃龙门隧道,为中国乃至世界高原山区铁路建设提供了宝贵经验。”

  跃龙门隧道3号斜井的入口放置着一块大石头,待明年双线贯通后,一首已经写好的“跃龙门赋”将刻印其上,记录这段攻坚克难的建设历程。

  朱培江则有个愿望:等成兰铁路通车后,要带上在贵州的家人,“走我修过的铁路,坐火车去九寨沟,看川西高原美景!”

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