3月28日，歷經(jīng)14年艱難掘進(jìn)，全長13.39公里、被業(yè)內(nèi)認(rèn)為我國圍巖掘進(jìn)難度最大鐵路隧道，即中緬國際大通道重要組成部分——大(理)瑞(麗)鐵路杉陽隧道安全貫通。

這條全長僅13.39公里的隧道，建設(shè)為啥長達(dá)14年?攻克了哪些技術(shù)難題?

杉陽隧道位于云南省大理州永平縣境內(nèi)，全長13.39公里，地處瀾滄江斷裂帶，共穿越橫斷山區(qū)6條大型斷層破碎帶。地質(zhì)極其復(fù)雜活躍，為一級高風(fēng)險隧道。最后200米圍巖，經(jīng)國內(nèi)專家組評審為VI級，是我國在建圍巖掘進(jìn)難度最大、安全風(fēng)險最高的鐵路隧道。

中鐵二十三局大瑞鐵路項目部現(xiàn)場施工負(fù)責(zé)人劉相貞告訴記者，自2008年開工以來，“掌子面失穩(wěn)、涌水突泥、軟巖大變形”等世界級隧道掘進(jìn)難題先后出現(xiàn)，背斜、向斜、斷層、逆斷層等不良地質(zhì)層出不窮。

“隧道日涌水量最高峰時突破3.8萬立方，可蓄滿20個標(biāo)準(zhǔn)游泳池，14年來，施工僅抽水泵就用壞了近1500臺。”回憶起處理最高峰涌水的時刻，劉相貞至今仍心有余悸。

不僅如此，隧道內(nèi)含氧量不足6.1%，濕度接近100%，隧道最前端的掌子面環(huán)境溫度常年保持在42攝氏度以上。

可怕的還有高應(yīng)力帶來的驚險。

“隧道距離山頂僅1公里，在高地應(yīng)力的作用下，隧道最高時相當(dāng)于每平方米2000噸壓力，從而造成軟巖大變形單點變形量達(dá)1.2米，連續(xù)變形區(qū)段達(dá)2000米以上。”劉相貞說，即便采用雙層大型鋼拱架進(jìn)行支護(hù)，巨大的高地應(yīng)力還是將拱架扭曲變形折斷，同一段落最多時甚至連續(xù)3次更換拱架。

整個隧道累計換拱3公里以上，在國內(nèi)外十分罕見。

極端惡劣的地質(zhì)條件和高溫、缺氧等施工困難疊加，每向前掘進(jìn)1米都異常艱難。

更難的還在后面。當(dāng)掘進(jìn)至最后200米時，杉陽隧道遭遇到更極端惡劣的地質(zhì)。

“穿越了侏羅系中下統(tǒng)薄層狀頁巖、泥巖夾砂巖區(qū)。受高地應(yīng)力和構(gòu)造影響，剩余段地質(zhì)揉皺發(fā)育、圍巖破碎、自穩(wěn)性差，局部富水，隧道進(jìn)出口兩端掘進(jìn)掌子面失穩(wěn)溜坍、涌泥、擠壓性大變形等問題頻發(fā)。”劉相貞說。

為攻克杉陽隧道施工中遇到的世界級掘進(jìn)難題，國鐵集團(tuán)協(xié)同業(yè)內(nèi)部門單位專家和參建各方，多次組織專家為隧道掘進(jìn)難題“把脈會診”，研究制定了以“防溜坍、控變形、止涌突”為核心的施工策略。最后200米最難段，則確定了以安全推進(jìn)為前提、以超前預(yù)報為核心、以綜合施策為保障的“加強(qiáng)版”施組方案。

“針對六級圍巖特殊地質(zhì)，現(xiàn)場采用了‘三臺階預(yù)留核心土開挖法’創(chuàng)造多個平行作業(yè)面，盡可能減小掌子面溜坍風(fēng)險，結(jié)合超前地質(zhì)探孔出水情況，適時啟動帷幕注漿等堵水加固措施。”劉相貞說。

專家表示，杉陽隧道的貫通為我國今后再建同類地質(zhì)條件下的鐵路隧道，積累了豐富的技術(shù)經(jīng)驗。據(jù)了解，目前項目部已申報《一種適用于高地?zé)崴淼赖慕禍匮b置》、《一種適用于長隧道施工的通風(fēng)結(jié)構(gòu)》等六項專利，完成工法兩項、12篇論文。

大瑞鐵路全長約331公里，是我國《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中完善路網(wǎng)布局和西部開發(fā)的重要項目，建成后將結(jié)束云南保山、德宏等少數(shù)民族聚居區(qū)不通火車的歷史，屆時大理至保山將由目前公路運輸?shù)?小時縮短至1小時左右，大理至瑞麗將由6小時縮短至2小時左右。按照計劃，隨著杉陽隧道的貫通，大理至保山段有望于年底開通運營。(科技日報記者 矯陽 趙漢斌)

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