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艰难!26个月只掘进156米,好比博尔特跑出龟速,探访“史上最难隧道”如何开凿

2017-05-29  苏睿思

澜沧江西岸,大柱山高处,一条碎玉瀑布涌出,直落入江。瀑布的源头就是此行的目的地。

江面骤然收窄。短短五百米一段,有马帮用的吊索,两座公路桥,还有高处的中缅油气管线桥。油气管道桥的施工经理,中铁一局四公司的王智说:“这里江面不宽,所以桥梁都从这里过江。”

大柱山隧道入口处的桥梁和瀑布

最惹眼的,是一座新建的巨大桥拱,弯月般跨立两岸。那是施工中的大理-瑞丽铁路。桥西,涌出瀑布的洞窟就是大柱山隧道——世界上最难凿通的隧道。

“2008年8月8日,北京奥运会开幕那天,我们开了工。”中铁一局四公司负责大柱山隧道的项目经理姜栋说,按照设计,隧道预定2014年结束。没想到,这条14.5公里的隧道折磨了他9年,仍未完成。

“批复这个项目时,有关部门没有意识到它的复杂性。现在看来,打通大柱山隧道要在2021年后。”大瑞铁路业主代表曾劲说,“穿越横断山的铁路像一段地铁,桥隧相连。14公里长以上的隧道有4座。其中,大柱山隧道更是刷新了铁路历史,是中国前所未有的最难的一条隧道。”

云南高原6月份的阳光,半个小时就灼痛了皮肤。大柱山隧道里却阴凉宜人。一条河沿着路面从隧道深处流来。这条河流出去,就成了前面看到的瀑布。

潮湿的水泥墙好像溶洞壁。河越来越深,水在船头有节奏地拍动,混合着通风机的低频震动,令人平静。

隧道的尽头,水声轰鸣,十几个泉眼从黑白杂色的灰岩里涌出,每一股都能喷出几米远。来客们早就换上了高筒雨靴。但雨靴里很快积了水,裤子也湿透了。清凉和干净的地下河流过人们的脚面,腾起的水雾裹住了身体,令人振奋。但打隧道的人却害怕这水。

“可能是地下暗河,也可能是‘一桶水’悬在上方。”负责入口方向施工的程瑞说,目前水压相当于海底300米深处。他们人工钻出这些泉眼,以放水减压,不然就无法继续向前。

工人们罩着橙红色的全围雨衣钻孔,只露出面部,但仍然会被浇透。他们穿着泡沫救生马甲。虽然不远处的墙上挂着救生圈,万一有大水,救生圈也无济于事。

工人在透水区的岩石上钻孔 雷声摄

隧道尽头的工作面,一般叫“掌子面”——过去土煤窑被形容为只有巴掌大的一个挖掘面。现在的掌子面有三层楼高,一般搭着脚手架。工人们岩石上钻孔,安放炸药,爆破,清理石头,用钢筋水泥撑住刚拓展的空间……如此循环,推进。

掌子面上涌水、突泥,是施工人员最害怕的情况。山体里常封存了大量的水。隧道工人如果击破了这些隔断,后果是致命的。隧道施工史上不乏这样的事故:爆破后,汹涌而出的水,卷起百米外的工人和机械,将整个隧道冲刷了一个干净。

在大柱山隧道,几年前一次涌水将14吨重的挖掘机推出了三十多米远,直推到隧道拐弯处才停下。幸而人员早就撤出,没有伤亡。

掌子面附近挂着救生衣和游泳圈

突泥同样可怕。程瑞介绍了他近距离拍摄过的一次突泥:掌子面上出现一个小溃洞,流出泥、砂、石砾的混合物,一块大石头挡住溃洞,很快也落下来,溃洞越来越大。最后,泥石流充满了掌子面前的几十米隧道,葬送了几个月的辛苦成果。

“一旦发现溃洞,工人们必须马上撤离,”程瑞说,“泥石流的粘性大。踩进去,很可能拔不出腿来。”

还有一次,一个溃洞里倾泻出无数光滑的鹅卵石,谁也没听说过这种怪事。

中国有很多难开掘的隧道,突泥涌水不少见。但大柱山隧道里,灾害成了日常。百分之九十的时段,人们都要处理涌出来的积水和泥浆。

项目总工刘昕华说,横断山脉位于两大地壳板块交接处,号称世界地质博物馆;大柱山隧道一路穿过30多种岩石,有形成于二叠纪的古老岩石,也有全新世的沉积岩石。设计勘测也没搞清楚山体内断层的准确分布。

“澜沧断裂带的地质情况是最麻烦的,我们对它的认识不深。”设计单位中铁二院的代表何万阳说,“这样多的水是哪里流来的?我们搞不清楚。”通过富水断层期间,大柱山隧道的涌水量,3个月就能灌满一个西湖。运气很重要。水压大的时候,施工者只能钻孔放水,等待水慢慢小下去。存在这样的可能性——挖到一条永不枯竭的地下大河,整个隧道工程就得放弃。

一路上,施工者要应付6个断层。最难的燕子窝断层,26个月只掘进了156米;在业内人士看来,这好比博尔特跑出乌龟的速度。

最困难的时候,施工方曾请来全国最权威的几名隧道专家,现场支招,但如此麻烦的现场谁也没见识过,专家也无计可施。

打隧道运气很重要。“如果围岩好,能够快速掘进了,我的心情就跟中彩票一样。”程瑞说,“如果围岩差,几个月都进不了一步,心情就很糟糕,绝望。”

姜栋说,他们有句祝福的话是:“祝你围岩好!”

隧道的进口方向是“水深”;出口方向则是“火热”。高地温,让掌子面在34摄氏度以上,湿度超过80%。来到掌子面,半分钟衬衣就湿透了。工人们脱得只剩裤衩,用水管子向身上浇水。

工人坐在冰块上休息

为了让现场舒服一点。工地从附近的蔬菜冷库拉来了大冰块,堆在掌子面边上,每天换5次,一次要用几吨。热得受不了的工人,就在冰块上坐一会儿。如此,一班也只能撑两个小时。

“火热”的一端,也会涌水,而且因为掌子面比洞口低,水不能自己流出。一次涌水后,大家划着充气艇进掌子面,手能摸到顶。“没有灯,打着手电,慢慢划进去,不知会碰到什么情况。挺恐怖的。”姜栋说。最终他们用逐级的大功率泵,将水一级级吸出去,相当于把一个湖泊提升到百米高楼上。

缺氧也是个大问题。由于洞在山内1000米深,大柱山隧道只能是“独头掘进”——从出口和入口挖,而不能从中间挖井下去,增加几个工作面。它的独头掘进距离也创造了世界纪录。新鲜空气如何输送到8、9公里深的掌子面是一大难题。最终施工者设计了新鼓风系统,也解决了。

巨大的地应力是一大威胁。在进口方向的路上有一个废弃的工作面,那是被地应力压塌的。几十条支撑隧道的工字钢被地壳轻轻一捏,成了麻花。程瑞说,他在现场听到了“嘎吱嘎吱”钢条扭曲的声音。

不仅如此,地应力还可能造成岩爆——岩石被压裂,碎片像子弹一样飞出来,划破人的皮肉。

为了预知前方围岩情况,中铁一局四公司发明了一种高效率的技术。大柱山隧道项目副书记张斌介绍说,他们跟北京一家科技公司合作,引入了“孔内成像仪”,就像医院里常用的内窥镜。

在岩壁上钻好了洞,长长的缆线就可以顶着摄像头插进去,只要洞里涌出的水压力别太大,屏幕上显示孔内一路上清晰的图像,就好像胃镜显示出消化道的实景。“这一段围岩情况不错,”技术人员指点着屏幕,“这里的空穴是出水点,我们可能钻到了一道水路。”

张斌说,他们在隧道工程中发明的这一办法,迅速在全国推广。当初仪器10万元一套,现在降到2、3万元。

为了在泥浆般的沉积物里打隧道,施工者还引入一种技巧:向沉积物中灌入水泥和水玻璃的混合液体,让沉积物硬化,再当作岩石一样爆破。好比把豆腐脑变成豆腐干,在豆腐干里打洞。

“放在20年前,这样的项目想都不敢想。”中铁一局四公司纪委书记游宏生说。例如成昆铁路曾被称为工程奇迹,跟如今的大柱山隧道比起来完全不算什么。

“成昆铁路实际上只是从断裂带边上擦过去,现在的工程是真正穿越断裂带。”游宏生说,“成昆铁路通过增加坡度,在山的高处打隧道,减少了隧道的长度和难度。而现在的铁路就不会这么做。

姜栋说,近二十年来,中国推广了新奥地利隧道施工法——横截面为蛋形,充分利用围岩的自承能力,用钢筋混凝土的几层衬护来加固围岩。这套办法,中国人已非常熟练,完成了一系列世界顶尖的长隧道。

尽管已经拥有世界上最成熟的技术、最丰富的经验,但中国工人要在横断山脉凿出一个前所未有的洞,仍然提心吊胆。姜栋的头发,在大柱山隧道工作一个月就花白了。

缺钱令人头疼。十年前项目上马时,困难和成本被低估了。后来追加了少量预算,也无法填补亏空。过长的工期影响到了施工人员的晋升,甚至让他们的工资难以下发。尽管如此,项目部仍弥漫着轻松愉快的气息。大柱山隧道将是他们职业生涯的一大成就。大家期待着两端掌子面接通的那一天。

“别的隧道四、五年就完成了,我们的隧道可能要用十三年。有些人大学毕业分配到我们这里,恋爱,结婚,已经生了两个孩子。 ”姜栋说,“当然也走了很多人。但留下来的人都准备坚守到最后。我们约定了——‘掌子面不见不散’”。

(本文转载自微信公众号“科技日报” 编辑邮箱:shguancha@sina.com 题图来源:高博摄 图片编辑:雍凯)

文/ 高博

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