阳河隧道:京广高铁“咽喉”工程的跨越与守护

 2009年12月26日,随着首趟动车组从武汉站驶出,世界上一次建成里程最长、运营速度最快的高速铁路——武广高铁(后纳入京广高铁)正式通车运营。作为这条南北大动脉上最重要的控制性工程之一,全长10.1公里的浏阳河隧道自2008年12月实现全线贯通以来,便以“世界最大跨度高速铁路穿河隧道”和“国内首座穿越城市、河流、高速公路的铁路隧道”的双重身份,成为中国高速铁路建设史上的里程碑之作。

一、工程概况:一座隧道穿越“都市、江河、高速”

浏阳河隧道位于湖南省长沙市东部,是京广高铁(武汉至广州段)全线重点控制性工程之一。隧道呈西北至东南走向,横跨长沙县、芙蓉区与雨花区三区县,起于长沙县星沙的潇湘路南侧,下穿京港澳高速与长永高速公路立交的牛角冲互通、星沙开发区密集厂房群与居民区、张公岭、浏阳河及长沙机场高速公路,最终接入长沙南站。

 
 
项目 数据
建筑全长 10115米(约10.1公里)
隧道长度 9935米
设计时速 350公里/小时
隧道类型 单洞双线铁路隧道
开挖宽度 最大超过16米
开挖高度 超过13米
开挖断面 最大约162—170平方米
平均埋深 30—50米
最大深度 70米
总投资 12.3863亿元
开工时间 2006年9月18日
贯通时间 2008年12月
完工时间 2009年10月3日
通车运营 2009年12月26日

隧道设计时速为350公里,线间距5.0米,采用无砟轨道。隧道开挖断面最大约170平方米,是当时世界上跨度最大的高速铁路穿河隧道。德国专家施洪斯在接受采访时评价称,世界上有高速铁路隧道穿越河流,但没有像浏阳河隧道这样大跨度的隧道。

二、建设历程:“桥梁改隧道”的百年抉择

浏阳河隧道的诞生,源于一次具有远见的决策。最初设计方案是通过高架桥方式解决武广客运专线过长沙城的难题,但后来根据当地政府建议,将桥梁改成了隧道。隧道比高架桥耗费更多资金,但避免了大规模拆迁,同时消除了高速铁路对长沙北部城区的阻隔。

2006年9月18日,浏阳河隧道正式开工建设。施工方将隧道分为多个段落,设3座竖井、1座斜井,加上进出口共6个工作面同步展开施工。中铁四局与中铁一局分别担负北段和南段各3个工作面的施工任务,两支队伍从南北两个方向相向掘进。

2008年6月,隧道穿越浏阳河底的关键段率先贯通。2008年12月17日上午10时18分,随着最后约2米的贯通段被炸开,中铁四局与中铁一局两大施工队伍在两年零三个月后胜利会师,浏阳河隧道实现全线贯通。2009年10月3日隧道完工。2009年12月26日,武广高铁正式通车运营。

三、攻坚难点:下穿河底仅19米的“极限挑战”

浏阳河隧道的施工难度,在当时堪称中国高速铁路隧道之最。其建设面临三大核心挑战的高度叠加,每一项都足以让普通隧道工程望而却步。

(一)世界最大跨度穿河隧道的“头顶悬河”

隧道穿越浏阳河段时,河面最宽处超过138米,水深超过14米。而隧道顶部距河床底部仅19.1至23.8米。一旦出现隧道透水,后果不堪设想。在如此浅的覆土下进行162平方米超大断面的水下开挖,防坍塌成为施工技术的核心命题。

(二)“六位一体”的复杂环境挑战

隧道几乎囊括了国内隧道施工的所有工法。它既要面对软弱围岩、成洞性差、易坍塌、岩溶发育的山岭隧道工程特点,又要穿越市区建筑物、立交桥、地下民用军用电缆等市政设施,还要穿越河流与浅埋软弱人工填土层。隧道穿越地层多为泥岩、泥质砂岩等Ⅳ至Ⅵ级软弱围岩,综合施工难度极大。

(三)24个月工期与零事故的双重考验

武广客运专线工期紧迫,留给浏阳河隧道的时间仅有24个月。在如此紧迫的工期下,建设者还要确保施工安全万无一失。最终,隧道实现了全施工过程“无任何安全质量事故发生”。

四、技术创新:多项“国内首创”的技术突破

面对“河底浅埋+超大断面+24个月工期”的三重封锁,中铁四局、中铁一局与铁四院联合攻关,形成了一系列国内首创的技术成果。

铣挖法修建铁路隧道——国内首次。 为加快施工进度,建设者采用以非爆破铣挖法为主的施工工艺。铣挖机修建铁路隧道,在国内尚属首次。这一方法在穿越城区敏感区域和软弱围岩时,有效减少了对地表建筑的扰动。

全包防水与背贴式可排水止水带。 针对市区复杂环境下隧道的全包防水要求,研发了背贴式可排水止水带及防排水综合处治措施,有效解决了盲管压扁堵塞而无法排水的问题。隧道施工完成后,经过两年多时间检验,实现了不渗不漏。

“动态分部开挖工法”与双层超前支护。 针对超大断面软弱围岩,创造了“隧道动态分部开挖工法”。在隧道开挖前,于未开挖隧道的拱圈钻进45根各长18米的钢管,按间距0.4米排列成大拱棚。钢管间距内再钻45根小导管并注入水泥浆。实施弱爆破开挖后随即进行“初期支护”——0.2米厚的“工”字钢并排衬砌,挂上钢筋网片并喷灌混凝土。隧道采用由钢材和混凝土构成的圆拱形结构,外层为约2米厚的钢筋混凝土“蛋壳”。

隧道施工安全风险管理软件系统。 研发了隧道施工安全风险管理软件系统,建立了施工阶段风险管理方法。德国专家评价称,隧道能抵御8级以上的强震。

五、运营维护:地下70米的“守隧人”

隧道贯通只是第一步,运营维护才是真正的“持久战”。浏阳河隧道全长10.1公里,是京广高铁全线最长的穿河隧道,也是国内首座串联城市、河流、高速的复杂隧道。其运营维护由长沙高铁工务段下属的看守工区和检查工区负责。

一代代“守隧人”的日夜坚守。 春运期间,日均上百趟列车从隧道穿行而过。守护这份平安的,是一群常年坚守在地下70米深处的“守隧人”。看守工区肩负着隧道救援斜井看守与抽水装置监控的关键职责。工作人员需穿越730米长、坡度近60度的斜井,细致排查管道渗漏水情况。每名看守人员每天要精准重复三次巡查流程,逐一核实25个电源控制箱,手工扳动13个水位控制阀。

监控系统的智能化升级。 从最初蹲守在隧道内的小工棚,到如今远程实时监控,隧道巡查模式实现了从人工为主到智能监控为主的转变。在地表,检查工区通过无人机进行地表巡查,将检查范围划分为24个单元。

六、事件与应急:2017年浏阳河隧道渗水抢险

2017年7月6日5时许,受持续强降雨影响,浏阳河水位大幅上涨,京广高铁汨罗东至长沙南站区间浏阳河隧道发生渗水。京广高铁100多趟列车大面积停运。

险情发生后,湖南省政府、长沙市政府及广铁集团立即启动应急预案,成立抢险指挥部,下设工程、排水、供电、交通、维稳和后勤保障小组,开展排水抢险工作。经全力抢修,隧道于当日恢复通车。此次事件也凸显了浏阳河隧道作为京广高铁核心通道在极端天气下的安全敏感性。

七、战略价值:京广高铁的“咽喉”工程

浏阳河隧道是京广高铁全线最长的穿河隧道,也是国内首座同时穿越城市、河流和高速公路群的铁路隧道。京广高铁是我国南北交通客运大动脉,一天有280多趟高铁列车通过,高峰时期运营线路上平均每3到4分钟就有一列动车组高速驶过。

2017年,长沙地铁3号线盾构隧道在浏阳河隧道下方约11米处成功穿越,这在国内尚属首次。2019年,合丰路上跨京广高铁浏阳河隧道新建立交桥工程启动。这些后续工程的建设与运营,进一步凸显了浏阳河隧道作为城市核心区交通枢纽的战略地位。

浏阳河隧道以10.1公里的长度和世界最大跨度穿河隧道的殊荣,成为这条纵贯中国南北的钢铁大动脉上最关键的节点工程之一。从2006年9月的开工建设到2009年12月的正式通车,再到运营十余年来一代代“守隧人”的日夜守护,这座长沙城地下深处、浏阳河底仅20米之下的钢铁长龙,见证了中国高速铁路从追赶到领跑的时代跨越,也承载着中国工程人在极端复杂条件下“攻坚克难、敢为人先”的永恒精神。