成蘭鐵路建設(shè)為啥這么難?6年多打通一個(gè)隧道 平均每天不到5米
隧道穿越我國著名的龍門山后山活動斷裂帶核心部位,全長9913米。
到2019年底,中國鐵路營業(yè)總里程13.9萬公里,但在廣袤的川西地區(qū),卻沒有一寸鐵路。在建的成蘭鐵路將結(jié)束這個(gè)歷史。
作為中國最難的在建鐵路,成蘭鐵路正頑強(qiáng)地在四川境內(nèi)向北挺進(jìn)。這條鐵路建設(shè)為啥這么難?剛剛貫通的茂縣隧道,是個(gè)最佳“樣本”。
克難之法1
動物脊柱給靈感,500米隧道分成34個(gè)短節(jié),應(yīng)對地震錯(cuò)動
成蘭鐵路先行開工的成都至川主寺(黃勝關(guān))段全長約275公里,其中隧道就有17座,平均里程10.2公里。長僅9.9公里的茂縣隧道,里程數(shù)還不到平均數(shù),但卻是全線重難點(diǎn)工程。為什么?
對建設(shè)者來說,穿越龍門山活動斷裂帶,不僅要考慮施工時(shí)順利通過,也要考慮運(yùn)營后的安全,即便發(fā)生地震,也不會破壞隧道結(jié)構(gòu),便于快速修復(fù)??伤淼来┥蕉^,若山體錯(cuò)位,隧道勢必相應(yīng)斷裂。難題如何破?“動物的脊柱由一段段組成,互相鉸接,又能錯(cuò)位,它還是中空的,保護(hù)了脊髓。”設(shè)計(jì)師“腦洞大開”,仿照動物的脊柱,根據(jù)斷裂帶錯(cuò)動的概率,將500米斷裂帶核心段落分成了34個(gè)“短節(jié)”分別建設(shè),各“短節(jié)”間留15厘米的變形縫,并用特殊的止水帶進(jìn)行鉸接。
要保持隧道結(jié)構(gòu)不變,還需給“短節(jié)”留夠可能錯(cuò)位空間。因此,茂縣隧道的斷面較一般單線鐵路隧道的斷面,要“大”6%左右。
如何應(yīng)對軟巖大變形?施工工藝進(jìn)行了創(chuàng)新?!疤煜挛涔?,唯快不破?!苯ㄔO(shè)者爭分奪秒,快速挖掘、快速支護(hù)、快速錨固、快速注漿,搶在軟巖變形前,給山體注入混凝土增強(qiáng)巖體強(qiáng)度,從而達(dá)到穩(wěn)固的目的。
克難之法2
最多時(shí)一天抽水20個(gè)游泳池,9公里隧道換了7種開挖工法
其他鐵路建設(shè)中常遇到的突泥、涌水,在茂縣隧道雖不是最大難題,但也給建設(shè)帶來不小挑戰(zhàn)。
2015年6月,隧道在建設(shè)中忽然出現(xiàn)了涌水,含著泥沙的水從正在掘進(jìn)的掌子面滲出,源源不斷。“最初20天,天天都在打仗?!焙顕鴱?qiáng)回憶。上抽水泵、接抽水管,直到建成一條從掌子面到2公里外、160米高排水的管道,建設(shè)才又重新推進(jìn)。此后900多天,抽水泵每天24小時(shí)不間斷抽水,最多時(shí)一天抽水3萬立方米,相當(dāng)于20個(gè)標(biāo)準(zhǔn)游泳池水量。水中有泥沙,水泵使用一段時(shí)間就要更新,幾年下來,更換的水泵有400來臺,堆成了一座小山。
走進(jìn)已經(jīng)貫通的茂縣隧道,可以看到,內(nèi)部結(jié)構(gòu)很復(fù)雜:隧道進(jìn)口緊接茂縣車站,有三條鐵路線,進(jìn)洞后短短1.2公里,經(jīng)歷了三線變兩線、單洞變雙洞的變化。隧道三線的斷面面積有261平方米,單洞變雙洞時(shí)最大截面320平方米,是普通單線隧道截面的4倍,而單洞斷面面積僅80平方米,在1200米的距離中斷面面積逐漸縮小,共經(jīng)10次變化,這在鐵路建設(shè)中極其罕見。
結(jié)構(gòu)復(fù)雜、膚質(zhì)復(fù)雜,為此,中鐵十七局頻繁轉(zhuǎn)換開挖工法,達(dá)到了7種;高峰時(shí)段,作業(yè)掌子面多達(dá)17個(gè)。為確保設(shè)計(jì)措施落實(shí)到位,提高施工效率,建設(shè)者還專門配置了三臂鑿巖臺車、錨桿臺車等隧道施工專業(yè)設(shè)備,關(guān)鍵的工序高度機(jī)械化,保障了施工的安全和質(zhì)量。
克難之法3
開建275公里均為試驗(yàn)段,這在中國鐵路史上絕無僅有
開建275公里均為試驗(yàn)段,這在中國鐵路史上絕無僅有。究其原因,還是在于成蘭鐵路建設(shè)太難。它穿越龍門山、西秦嶺地震活動構(gòu)造區(qū)大大小小的斷裂帶,是國內(nèi)首條穿越南北地震帶的鐵路,被業(yè)內(nèi)稱作“有史以來地質(zhì)條件最為復(fù)雜的路線”。1970年建成的成昆鐵路,路經(jīng)之處被稱作“地質(zhì)博物館”,它的建成被視作穿越了“生命禁區(qū)”。而相較于成昆鐵路,成蘭鐵路之“難”有過之而無不及。
但它又不能不建。作為中國西部鐵路網(wǎng)的重要組成部分,成蘭鐵路不僅將結(jié)束川西地區(qū)無鐵路的歷史,打通約束四川藏族、羌族集中居住區(qū)的交通桎梏,也是聯(lián)系西南與西北兩大區(qū)域的紐帶,對進(jìn)一步擴(kuò)大西部大開發(fā)具有重要意義。
可喜的是,經(jīng)過多年建設(shè),成蘭鐵路試驗(yàn)專題逐步取得成效,多項(xiàng)難題正在破解。成蘭鐵路公司成蘭指揮部副指揮長劉善忠介紹,目前,成蘭鐵路橋梁和路基工程已完成99%,隧道工程已完成94%,無砟軌道、站房及站后四電工程已全面展開施工。
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