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堪称地狱入口,建造历时12年!是什么工程让“基建狂魔”也为难?

2021-10-16  晴耕雨读天

疫情期间,我国曾经在短短10天内建起一座火神山医院,在“基建”的征途中,中国一路高歌猛进,成绩斐然。但是,有这么一条隧道,它最早计划在五年内完工,从2008年开工一直修道到2020年才完工。它就是大柱山隧道

火车从隧道通过只需要7分钟,全程其实还不满15公里。要知道,我国最长的广东松山湖铁路隧道全长近39公里,可它也只用了6年时间就完工了。作为“基建狂魔”,中国怎么会花12年才挖通一条不足15公里的隧道?为什么耗时这么久也要修建它?

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大柱山隧道入口处

穿越横断山脉

大柱山隧道虽然不长,但是却要穿越横断山脉。由于位于印度洋板块和亚欧板块的交界处,长期的板块挤压形成了这里重峦叠嶂,山高谷深的险恶环境。在山岭内部的地质结构也是异常复杂,要想修通隧道,就要穿越澜沧江深大断裂与保山褶皱带,其中包含了横断山脉6条断裂带。

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横断山脉卫星图

自隧道开工以来,全世界有超过500位隧道专家来此考察,根据其地质难度就下定了“无法施工”的结论,甚至将它称作是“地狱入口”。这不仅是因为大柱山隧道的施工在理论上存在很大难度,而且实际施工环境更加恶劣。这里几乎包含了隧道工程可能遇到的所有难题,简直就是“地质博物馆”。所以,大柱山隧道的贯通,本身就是一个让世界震惊的奇迹。

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大柱山隧道突水形成的瀑布,下面就是澜沧江

施工有多困难?

突水、涌泥。2009年8月,开工时间过去一年,施工进度来到了燕子窝断层。

一天,工人在断层上进行钻孔爆破时,掌子面(开挖坑道不断向前推进的工作面)上突然出现了一个手掌大小的口子,里面不断向外涌出带着泥浆的水。泥浆将口子撕裂得越来越大,泥浆也越流越多,1个小时就将4米高的工程车掩埋,几个小时后就将几百米长的隧道填满了。

施工者们脚蹚泥浆、头顶水柱,每天只能往前挖不到20厘米,全长仅156米的燕子窝断层,竟然耗费了他们两年多的时间。在这两年多时间里,大涌水在这里就是家常便饭,一小时仅涌水就能达到1500方,高峰期一天的涌水可达7万多方,十多年来隧道的涌水量相当于十多个西湖。

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大涌水

这是因为断层里的水路交错纵横,极其复杂。燕子窝断层属于高压富水断层,水压极大,涌水时会夹杂着细沙和石子平射喷涌而出,有时甚至能将几十吨的重物推出40多米远。发生突泥涌水后,由于涌出物数量大、水压高、水量太多、前方掌子面不能封堵等原因,要解决起来非常棘手。

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燕子窝断层

经过多次摸索尝试,施工队发现,既然断层最大的问题是水量多,水压高。那么如果能将水封堵在开挖轮廓线外,再将水压力往外卸下来,后续只需要对岩石进行加固,防止隧道损毁塌方,保障道路安全,这个问题就迎刃而解了。

所以最终,施工队确定了高压动水分段引排、超高压聚合注浆的施工方案。该方案采用边排水边注浆的方式,并且是一次成孔分段高压注浆,使浆液得到更加有效的扩散,岩石更加固结,最终使大珠山隧道平导成功渡过燕子窝高压富水断层。

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注浆工艺流程

长距离反坡排水。建设人员的施工方向是下坡,也就是说隧道口的地势更高。大柱山隧道又经常发生涌水,洞里面的水不能自己流出去。所以,如果不及时将水抽出,必将会影响他们的正常作业,对机械设备和施工人员都会带来危险和危害。这就是反坡排水。

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反坡排水示意图

大柱山隧道内涌水量大,排水任务量大。而且,反坡排水施工段还长达5.7公里。反坡坡度很大,均在20‰以上。所以,大柱山隧道反坡排水的难度非常大。而且因为横断山脉的岩溶属性隧道开挖很可能遇到溶腔、暗河等,涌水的风险极高。

为此,大柱山隧道在反坡施工段设置了8座大型固定泵站,在正洞设置1座应急排水泵站。其中有7座泵站采取了接力排水方式,逐级将水排至顺坡水沟,这才算最终解决了隧道里的排水问题。

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高温、高湿度。如果刚刚的问题是“水深”,那现在要讲的就是“火热”。

大柱山隧道所在的地方年平均气温本来就高,再加上隧道埋深的地温,机械设备作业时散发的热度,隧道内温度一直在30度左右。2014年10月,工程前进到了差不多5公里时,隧道内温度陡然上升到40多度,加上湿度也高达80%以上,真是名副其实的“水深火热”。

这种环境对机械设备的损耗非常大,设备坏得快,而且工作效率还低。比如测量仪器,进入洞中两三个小时后才能工作,损坏率是其它隧道的几十倍,二十分钟的工作量在这里需要一个多小时甚至更久。

在这样残酷的施工条件下,施工者们每天都像是在蒸桑拿,在里面待上半个小时就会觉得焦躁,呕吐、中暑现象时有发生,甚至很多人因此都患上了风湿病。

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施工人员在用冰块降温

吴浩是当时参与大柱山隧道的建设者中,年纪最小的一位。面对从未遇到过的恶劣施工环境,这位90后小伙有些迷茫,然而项目经理的一段话鼓舞了他。

大瑞铁路项目经理姜栋说:“大柱山隧道没打通,我还是不甘心走,不管什么原因,什么困难,我觉得还是该坚持。”

没有条件创造条件也要上。大家像是和大柱山杠上了,发了狠心,只要能正常开工,累不累无所谓,只要身体不垮,就一定要把隧道打通。施工队想到用冰块降温的办法改善工作环境,在掌子面放置冰块,再在冰块位置装上风扇,利用风扇将冰块的冷气输送到施工人员身上。同时还能加速空气流通,从而达到降温目的。只是冰制冷降温辐射范围有限,所以距离掌子面不能太远。

其它危险。有人做了一个很贴切的比喻,大柱山上挖的这个隧道,“就好比在豆腐渣上打洞”。而豆腐渣随时都有可能掉落,只是这些渣是可以要了人命的大石块。因为我们上文讲到,横断山脉是板块挤压而成,隧道又埋深大,所以地应力高,发生岩爆的可能性大。

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隧道岩爆

因此,施工人员在作业过程中就会遇到大量的岩石崩落,岩石崩落的时候还会产生巨大的气压和气浪冲击,一个不留神,就可能殒命洞中。一天晚上,三个施工人员在掌子面的台车上做测量放线标识,便遇到了这样的情况,一块大石头重重砸下,然后一股拳头粗的水柱便从隧道顶部喷涌而出。

恶劣的施工环境,吓退了很多人,但是也有人一直在坚持。在这些建设者中,有人从刚毕业的毛头小伙儿到成为两个孩子的爸爸,有人从黑发变成了花白头发。正是他们的坚持,用顽强的意志破除万险,没有因为无数专家的否定而动摇建设祖国的决心,这才完成了这一伟大的工程。

意义深远

大柱山隧道终于在2020年4月28日贯通,这为大瑞铁路的全线贯通打下了基础。如此之高的施工难度,回报必然也相当丰厚。大瑞铁路连接大理和瑞丽,是西部开发性新线项目之一。它的贯通,将会大大缩短把大理到瑞丽的行程。这不仅方便了客运和货运,促进沿线地区经济社会发展。

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大柱山隧道顺利贯通

而且,大瑞铁路也提升了云南对外开放水平,加强了与周边国家的连接,是加强中国面对东南亚联系的交通要道,使我们与周边国家物资、能源的运输更加便利,进而减少我国对中东地区能源运输的依赖,对推动我国与周边国家的交流合作具有非常深远的意义。

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