• 工程简介

    Project Introduction

    兰渝铁路是一条由兰州至重庆的国铁Ⅰ级客货共线双线电力牵引自动闭塞铁路,总里程886公里(兰州站——重庆站),设计旅客列车速度目标值为160-200km/h,穿越甘、陕、川、渝三省一市和22个县市区,是“渝新欧”国际铁路联运大通道的重要组成部分。

    大国工匠

    Great power craftsmen

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    王梦恕

    河南温县人,隧道及地下工程专家,中国工程院院士,中国铁路工程集团有限公司副总工程师,北京交通大学土木建筑工程学院教授、博士生导师。

    工程大事记

    Engineering Events

    工程参数

    Engineering parameters

    社会效益

    Social benefits

    钢铁不敌“胡桃木”

    “千里兰渝陇最难。”兰渝铁路副总经理蔡碧林曾经赋诗感叹。“陇”是甘肃的简称。

    走进甘肃境内胡麻岭、桃树坪和木寨岭三条隧道,我们才真正了解兰渝人口中“钢铁不敌‘胡桃木’”的意思:既要在水豆腐里打洞,也要承受如蛟龙号沉水2700多米时的巨大压力。

    2016年年底,一场冬雪后,我们来到了距地表350多米的兰渝铁路胡麻岭隧道。隧道外寒风凛冽,隧道内闷热潮湿。

    在一处施工掌子面前,洞壁上插满了细管,黄色砂浆从管中涌出,落在地上堆成厚厚一层。稍不注意,就会被掌子面突然涌出的砂浆溅一身。渗水一旦滴在皮肤上,明显感受到灼痛。抓起地上的一团细砂,用手一攥,指缝中便渗出水来,手指一撮,细砂全成了粉末。

    然而,就是这样比重近乎于水的“第三系富水粉细砂”,让3.2公里长的桃树坪隧道6年多才全部贯通,6年攻坚才打通胡麻岭隧道1、2号斜井间的173米!

    隧道施工“怕软不怕硬”。兰渝铁路公司陇南建设指挥部指挥长张有生说,岩石地质大型盾构机能快速推进,但富水粉细砂地层成岩性差,长时间受水浸润或浸泡后呈流塑状,施工中极易涌水、涌砂。“胡麻岭的砂比玉米粥还细,含水量最高达28%,就跟水豆腐一样。”

    2011年8月,胡麻岭隧道1、2号斜井间仅剩173米时,泥石流般的细砂从第三系富水粉细砂地层涌出,淹没了已经修好的隧道。工程不仅没有前进,反而倒退了!

    过去5年半,1号斜井方向的隧道发生了四次大突涌,砂浆积累15万立方米,相当于2公里的隧道长度。

    在铁路隧道施工中享有盛誉的德国专家,曾专门自带顶级设备和施工团队到胡麻岭应战,但试了几次都没成功,离开时认为“不可能在这种地层中打隧道”。

    前进,突涌,倒退,清理,再前进。受制于空间狭促,很多时候,工人只能猫着腰,一点一点把泥沙往外掏。

    2015年,中国铁路总公司组织全国相关行业专家反复研究,终于探索出一套成熟的施工方法,破解了胡麻岭隧道的“世界难题”。长期停滞不前的工作面,终于又开始向前推进。

    2016年年底,我们进入我国目前最高风险等级的铁路隧道木寨岭隧道。所见场景格外骇人:已施作的二衬严重变形,混凝土开裂剥落,钢筋外突扭曲。

    变形来自世界铁路隧道中最大的“极高地应力”。兰渝铁路公司安全质量管理部副部长卫鹏华说,此前世界铁路隧道施工中地应力最强的是奥地利阿尔贝格隧道,但木寨岭的地应力是其2倍,最大值达27.16兆帕。“这相当于蛟龙号下潜到2700多米时所承受的巨大压力,而且压力还没有海底那么均匀。”

    如何应对“极高地应力”,依然没有先例。在数轮攻关之下,兰渝人终于找到了变单层拱架为双层、加密拱架间距等有效可行的施工方案。

    2016年7月,木寨岭隧道贯通后没多久,“极高地应力”又对隧道造成了严重损坏。补强后隧道结构厚度是普通隧道的2倍多,“隧道壁厚度超过两米,比防原子弹的地下工程还厚!”卫鹏华说。后来,大家把这种施工方法称之为“木寨岭模式”。

    在这条隧道施工,除了要面临高原反应,还得承受住一年中一半是冬天、一天经历两季的考验。

    木寨岭隧道一工区总工程师陈强说,埋深地下824米的隧道正洞温度高达30多摄氏度,隧道外则是零下20多摄氏度。干完活,工人们的衣服常常湿透,呼啸的风裹着雪打在身上,衣服被冻得硬邦邦,就像活的冰雕……

    热血攻克重重难

    兰渝铁路遇到的许多地质条件,在世界铁路施工史上都不曾遇见。破题攻坚,在兰渝铁路建设史中从未间断。

    困难重重的兰渝铁路,就像一个大磁场,吸引了包括同济大学、北京交大等科研院所,中国工程院院士王梦恕、梁文灏等国内顶级专家,以及时任国际工程地质与环境协会主席卡罗斯·德尔加杜角等国外专家的兴趣。

    兰渝铁路的鏖战,拼出了一条创新之路:在桃树坪隧道攻克第三系富水粉细砂的工法为国内首创,成为国家级工法;西秦岭隧道施工中,全断面隧道掘进机刷新了周掘进、月掘进世界纪录……

    兰渝铁路公司副总经理王庆林说,近9年来,兰渝全线共设省部级以上科研项目21项,参建各方在国家级核心刊物发表关于兰渝线的论文达118篇,获得国家专利28项。

    兰渝铁路也成为培养人才的大熔炉。通过建设兰渝,中交一公局和中交路桥这两支铁路建设新军,队伍得到锤炼,骨干人才涌现。

    从更高层面看,兰渝铁路的突破意义愈加明显。

    熊春庚说,兰渝为同类地质的国内外公路、铁路隧道施工提供了兰渝方案、贡献了兰渝智慧,目前在建的成兰、兰合铁路以及即将通车的宝兰铁路等地质条件类似的项目,在设计、施工时都向兰渝“取经”,少走了弯路,降低了成本。

    兰渝铁路一头是生态环境脆弱的黄土高原,一头是我国重要生态屏障的秦巴山区。避免工程给大地留下疮疤,坚持绿色建设,也是贯穿兰渝铁路建设的理念。

    在设计时,兰渝铁路便明确用于环境保护的投资近20亿元,超过预计总投资的2%。在建设时,绕避了沿线大部分自然保护区等,主要采用桥隧等占用土地少的方式穿越了甘肃裕河、四川毛寨、广元嘉陵江源等少数几个自然保护区。

    兰渝铁路沿线不少地区群众耕地少,施工中的弃土弃渣便从废变宝。四川阆中市垭口乡涧溪口村,因建设阆中车站,许多土地被征用,村民面临几乎无地可种的窘境。通过渣场造田,80亩土地上建设起高标准温室蔬菜大棚。涧溪口村村主任陈志峰说:“蔬菜大棚每年能给村民带来近70万元的收入。”

    兰渝铁路也为路地关系和谐试出了办法。2013年7月,岷县、漳县交界发生6.6级地震,木寨岭项目部组织员工和大型施工机械,对212国道坍塌体进行疏通清理,短短数小时抢通了道路,打通了生命救援大通道。

    “在攻坚克难中,形成了‘敢为人先、勇于担当’的兰渝精神。”国际工程地质与环境协会副主席、秘书长伍法权说,“在外国人认为不可能修铁路隧道的地质条件中,变不可能为现实。兰渝铁路不仅是铁路人的‘争气线’,更是中国人民的‘争气线’!”

    “世界难题”属兰渝

    大地震颤,山河摇摆,“5·12”汶川地震震痛半个中国。按计划,4个月后兰渝铁路将开工建设。有人担心,这么大的地质灾害会不会对铁路开工造成影响?

    2008年6月初,中铁第一勘察设计院集团公司工作组赶赴兰渝铁路设计沿线进行震后影响核查。核查结果让人松了口气:地震对兰渝线的地层、地质没有太大影响。

    可开工后接踵而来的问题,却让工程人员渐渐看到,与铁路本身的建设难度相比,这场大地震的影响几乎可以忽略不计。

    ———这是一条经过“地质博物馆”的铁路。

    兰渝铁路通过的黄土高原区和秦岭高中山区,位于青藏高原隆升区边缘地带,在区域地质上位于华北、扬子、青藏(柴达木、羌塘等)诸小板块相互汇集部位,地质环境极为复杂特殊。

    兰渝铁路穿越区域性大断裂10条、大断层87条,所经地区地震、暴洪、泥石流灾害多发,号称“地质博物馆”,是我国在建地质条件最复杂的山区长大干线铁路,也是一条施工难度极大、风险极高的铁路。

    ———这是一条让国内外专家称为“世界难题”的铁路。

    开建以来,国际工程地质与环境协会主席卡罗斯·德尔加杜角曾两次慕名深入兰渝铁路现场调研,国内外院士、专家先后38批次来现场号脉会诊、指导施工。专家们一致认定兰渝铁路地质属“国内罕见、世界难题”,感叹“世界隧道看中国,中国隧道看兰渝”。

    铁路建设预计工期6年,即到2014年年底全线通车运营。但至今仍未实现这一目标,工期已经延后两年多。

    “核心原因是地质因素,尤其是甘肃段的地质属于隧道施工领域的世界难题,许多地质条件,超出了人们的认知范围,没有先例可以遵循。”兰渝铁路公司董事长、总经理熊春庚说。

    ———这是一条四大风险叠加的铁路。

    兰渝全线存在着四大高风险隧道群:第三系富水粉细砂层隧道群、高地应力软岩大变形隧道群、高瓦斯隧道群、岩溶突泥突水隧道群。

    其中甘肃境内地质最为复杂,尤其是第三系富水粉细砂层地质和高地应力软岩大变形地质极大地影响了隧道的开挖和掘进,设计、施工难度不仅在技术上是巨大的挑战、安全上压力巨大,也带来了工期上的风险。

    复杂的地质环境给兰渝铁路设计、施工带来前所未有的难题。

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