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涌水量超10座西湖,这条地狱式隧道终打通!

2021-07-26  AYZTLI

出品|网易新闻

导语:位于云南保山的大柱山隧道,是一条让500余名隧道专家看了直摇头的“地狱式”隧道,也是中国中铁“天字号”高难工程。为了缚住这条“恶龙”,无数工程人,十易寒暑,扎根深山,奋战了近4000个日夜……


大柱山隧道地理位置

大柱山隧道位于云南保山,全长14484米,穿越横断山脉6条断裂带,山洞中豆腐式软岩,突泥、涌水、高地热……地质极其复杂多变,施工难度极大。基建狂魔们一开始并不在意,直到修建工期从预计的5年,拖到第10年、第11年,最终历经12年才终于打通这条地狱难度的隧道。


2020年4月28日大(理)瑞(丽)铁路大柱山隧道全隧贯通

大柱山进口端位于澜沧江上方的半山腰,与在建的弧形霁虹桥相连,因为悬崖陡峭,施工人员就在画面左侧的半山腰开凿了一个斜洞。进入后,再向两侧分头开挖。它穿过的横断山脉是中国最长、最宽和最典型的南北向山系群体,山岭褶皱紧密,断层成束,怒江、澜沧江、大渡河等许多大河都沿着深大断裂发育,给隧道的施工带来了巨大的挑战。

水深:累计涌水量相当于十多个西湖

首先大柱山隧道的工程地质和水文地质条件非常复杂,由于地下水资源和节理裂隙十分发育,大涌水在这里是“家常便饭”。每小时仅一股涌水就达到1500立方米,一天下来涌水近6万立方米,相当于30个标准游泳池的水量,到第11年时累计涌水量高达2亿立方米,相当于十多个西湖的水量。


工人冒着巨大的水压施工中

施工部分最难的就是燕子窝断层区域,断层内有裂隙水、溶腔水等静水,还有管道水等流动水。这些水相互连通又相互补充,水路极其复杂,犹如一个放大的蚁窝,密密扎扎,交错纵横。而且水压极大,时常水夹着细沙、鹅卵石,喷涌而出。一次,喷出的泥浆将停在掌子面附近的一台重达几吨的挖掘机推出40多米远。


工人冒着水压艰难施工

面对156米的断层和“恶龙”的多次肆意咆哮,建设者们与其艰苦缠斗了26个月,才战胜了它,平均每天掘进不到20厘米。

火热:在42℃的“桑拿房”里艰难施工

隧道“水深”之外,又遇“火热”。自2008年开始,大柱山隧道出口平导掌子面施工环境温度逐步升高,且随着开挖施工的进行,洞内环境温度升高和潮湿现象逐渐加剧。随着平导开挖逐渐加深,隧道埋深超过910米,洞内温度越来越高,实测洞内空气温度值在施工作业环境下超过41℃。


用冰块为洞内掌子面降温

最后的那几年,隧道里几乎都是近42摄氏度的高温,且湿度达到80%以上,施工者如同在“桑拿房”中完成高强度的施工任务。为了降温,每天只能不停地给作业面运送冰块。工人施工一小时,就要坐在冰块上休息15分钟。残酷的施工环境也形成了特殊的工作制度,施工人员一般每3小时就要轮换一次,每天每个挖掘面平均需要12吨冰块。


敷冰块降温的工人

如何克服——工程硬汉的解决之道

上述的涌水问题一直是施工队心头的梦魇,燕子窝断层总长156 m,其中断层核心区长95 m。2009年8月,在该断层区平导发生第一次突泥涌水,最大涌水量达到12180立方米/小时。第二次突泥涌水发生在迂回导坑,最大涌水量为5600立方米/小时,断层处理过程中实测地下水水压最高达3Mpa。

在燕子窝断层这样的高压富水段,总体的施工解决方案就是迂回导坑排水泄压,导坑正面注浆加固,通过采用高压动水分段引排、超高压聚合注浆配合管棚的注浆堵水加固,顺利通过了断层。

这次高难度的断层施工给后续工程留下了非常多的宝贵经验,他们发现断层处理主要是解决断层内水的问题,只有将断层开挖断面的水封堵在开挖轮廓线6~8 m以外并引排泄掉水压,辅助压注水泥浆液对断层进行固结,才能确保安全通过断层。


注浆孔布置

根据大柱山隧道设计勘查地热情况和现场表现,大柱山隧道主要采用加强通风降温、冰制冷降温等降温方法相结合的降温措施,同时合理调整隧道施工工序作业时间,最大限度的保证施工效率。

一般来说,高温隧道内的温度多半是由地热、施工机械散热、洞内爆破散热、衬砌混凝土水化热等引起的,导致洞内温度高于洞外的环境温度。要想降低洞内温度,方法之一就是加强隧道内通风,加大和加快洞内外空气的流通速度,以此降低洞内施工环境的温度。此外,增大供风量还有助于排除洞内有害气体、降低粉尘浓度。通过加强通风,洞内通风量得到了保障,大大增加了空气的流动性,通过加快吃散人体表面汗液和湿气,达到人体降温效果。


大柱山隧道出口工区第一阶段通风布置示意图

另一个措施就是采用冰块降温,采用冰制冷降温主要适用在掌子面30m范围内,施工人员较为集中的区域。一般掌子面每次放置冰体积约3~4立方米较为合适,在冰块位置安装风扇,加速空气流通与冰块融化速度,加快与洞内热空气进行交换,从而达到降温目的。同时,在距离掌子面后方300m处设置降温屋,面积约为8平方米,降温屋内温度保持在25℃以内,空气湿度小于70%,为工人们提供了临时的“高温庇护所”。

结语:

根据中铁一局消息,6月1日大瑞铁路大柱山隧道无砟轨道施工突破了1000米大关,现场施工人员加班加点,每天的轨道铺设推进速度达到了260米了,并预计在6月下旬全部完成无砟轨道施工,为大瑞铁路的开通奠定了基础。

大瑞铁路建成后,将重塑古代南方丝绸之路的辉煌,进一步凸显云南面向东南亚、南亚开放的桥梁和纽带作用,对促进沿线地区经济社会发展,提升云南对外开放水平,推动我国与东南亚、南亚国家的交流合作具有深远意义。

参考文献:

[1]邹鹏.12年艰难奋战 大瑞铁路大柱山隧道贯通[J].云岭先锋,2020(11):2.

[2]雷声.“水深火热”大柱山[J].南方传媒研究,2020(04):9.

[3]陈志强.大柱山隧道地热段综合降温施工技术[J].城市建设理论研究(电子版),2018(34):126-129+176.

[4]高飞,杜利军,雷腾.大瑞铁路大柱山隧道超长距离反坡排水技术研究[J].城市建设理论研究(电子版),2018(27):88-89.

[5]张金夫,汶文钊.大瑞铁路大柱山隧道高压富水断层处理技术[J].现代隧道技术,2018,55(03):160-166.

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