孟村隧道:云桂铁路10公里“高风险”隧道的5年攻坚

2015年7月20日,历经中国中铁隧道集团5年艰苦奋战,云桂铁路(后纳入南昆高速铁路)特长高风险隧道——孟村隧道顺利贯通。这座全长10068米的单洞双线隧道,位于云南省富宁县境内,全隧均为高富水地段,穿越4条长大断层及多条破碎带。自2010年10月云桂铁路开工以来,建设者在“高富水、高风险”的极端环境中鏖战5年,先后攻克了断层破碎带、特大涌水等重重难关。孟村隧道的贯通,为云桂铁路2016年底全线建成通车扫清了关键障碍,使昆明至南宁的铁路运行时间由原来的12小时缩短至5小时左右。

一、工程概况:云南富宁境内的10公里“高风险”隧道

孟村隧道位于云南省文山壮族苗族自治州富宁县境内,是云桂铁路(南昆高速铁路)全线重难点控制性工程。隧道的主要技术参数:

 
 
项目 数据
全长 10068米(约10.07公里)
隧道类型 单洞双线高铁隧道
设计时速 250公里/小时
V级围岩 4086米
承压富水段 2250—2550米
高风险段 1108米
断层破碎带 780米
平均日出水量 约6877立方米
开工时间 2010年10月
贯通时间 2015年7月20日
施工周期 5年
风险等级 高风险隧道

孟村隧道所在的云桂铁路(南昆高速铁路)东起广西南宁,西至云南昆明,全长710公里,设计时速250公里。该铁路是目前国内艰险山区地形地质条件极其复杂的一条铁路干线。孟村隧道作为云桂铁路云南段的特长高风险隧道和控制性工程,其施工进度直接关系到整条铁路的通车节点。

二、建设历程:从“2010年开工”到“2015年贯通”的5年鏖战

2010年10月,云桂铁路全线正式开工建设。孟村隧道作为全线重难点控制性工程,自开工之日起便面临着地质条件极为复杂的严峻挑战。

隧道全隧均为高富水地段,地质复杂,出水严重,平均日出水量约6877立方米。隧道穿越4条长大断层及多条破碎带、软硬岩接触带。V级围岩长达4086米、承压富水段长2250米、断层破碎带长780米,施工技术难、安全风险大。

2015年7月20日,历经5年艰苦奋战,孟村隧道顺利贯通。它的贯通,为云桂铁路2016年底全线建成通车目标奠定了坚实基础。2016年底,云桂铁路全线通车运营,昆明至南宁的铁路运行时间由原来的12小时缩短至5小时左右。

三、攻坚难点:高风险隧道的“三重封锁”

孟村隧道被列为高风险隧道和全线控制性工程。其建设面临三大核心挑战的高度叠加。

(一)4条长大断层与多条破碎带——“断裂带上的步步惊心”

隧道穿越4条长大断层及多条破碎带、软硬岩接触带。断层破碎带内岩体破碎、地下水极为发育,每穿越一条断层都面临坍塌和涌水的高风险。780米的断层破碎带和1108米的高风险段,使施工如履薄冰。为了攻克大断层破碎带,中铁隧道集团项目部经过反复验证,明确了有效控制围岩变形的对应技术参数,安全通过了这一施工高风险地段。

(二)高富水地段——“水帘洞”中的极限排险

全隧均为高富水地段,地质复杂,出水严重。平均日出水量约6877立方米,隧道涌水如瀑布般倾泻而下。在如此巨大的涌水量面前,每一次突水都可能淹没作业面。项目部逐级签订安全责任书,建立起完善的安全生产网络格局。施工中,他们将仰拱开挖与隧道掌子面施工步距严格控制在35米以内,12小时以内实现快速封闭,同时加强监控量测,有效地预防了各类安全事故的发生。

(三)V级围岩与软弱围岩——“在豆腐渣里打洞”的极限挑战

隧道V级围岩长达4086米。Ⅴ级围岩是围岩分级中稳定性最差的类别,岩体破碎、自稳能力极差。在如此高比例的软弱围岩中掘进,每向前推进一米都面临坍塌和变形的极高风险,施工如同在“豆腐渣”里打洞。

四、技术创新:从“短进尺强支护”到“径向注浆”的系统突破

面对“4条断层+高富水+V级围岩”的多重封锁,中铁隧道集团的建设者展开了一系列技术创新。

“短进尺、弱爆破、强支护、快循环”——软弱围岩的精准工法。 针对高富水、软弱围岩的极端地质条件,建设者坚持“短进尺、弱爆破、强支护、快循环,及时落底、及时封闭”等原则。短进尺严格控制每循环开挖长度;弱爆破最大限度减少对围岩的扰动;强支护在开挖后立即施作快速封闭围岩;快循环缩短工序衔接时间。施工中实现了快速开挖、快速支护、及早封闭,有效控制了软弱围岩的变形。

超前周边帷幕注浆与径向注浆——高富水地层的“定海神针”。 针对富水断层破碎带的涌水风险,采取径向注浆堵水措施加固围岩、超前周边帷幕注浆等措施。超前帷幕注浆在开挖前对掌子面前方围岩进行系统加固,有效改善了围岩力学性能;径向注浆则对开挖后的围岩进行补强,两者相结合确保了隧道施工安全。

加强监控量测与动态管理——安全质量的“双重防线”。 项目部加强对项目风险的动态评估监控,加强监控量测,确保了施工安全和工程质量。施工中,仰拱开挖与隧道掌子面施工步距严格控制在35米以内。这一科学的施工管理方法,有效预防了各类安全事故的发生。

五、战略价值:西南出海大通道的“咽喉”工程

孟村隧道是云桂铁路(南昆高速铁路)全线的特长高风险隧道和控制性工程。云桂铁路是国家《中长期铁路网规划》干线铁路。该铁路是目前国内艰险山区地形地质条件极其复杂的一条铁路干线。

孟村隧道的贯通,为云桂铁路2016年底全线建成通车扫清了最大障碍。云桂铁路建成后,与沪昆、渝昆、昆玉、南昆、南宁至广州高铁相连,共同构成西南泛珠三角和环北部湾的出海大通道,实现区域间优势互补和优化资源配置。从昆明到南宁的铁路运行时间由原来的12小时缩短为5小时左右。这条铁路对促进云南、广西等西南地区经济社会发展具有重要意义。

孟村隧道以10068米的长度和高风险隧道的殊荣,成为这条纵贯滇桂的钢铁大动脉上最关键的节点工程之一。从2010年10月的开工建设到2015年7月的胜利贯通,再到2016年底云桂铁路的全线通车运营,这座富宁群山深处地下长龙的每一米掘进,都是中国工程团队在极端复杂地质条件下“攻坚克难、敢为人先”的生动写照。