安定隧道:中老铁路上的“地质博物馆”与“八项之最”

 2020年11月28日,中老铁路全线第一长隧——安定隧道顺利贯通。这条全长17.5公里的特长隧道位于云南元江县与墨江县交界处,地处印度板块与欧亚板块碰撞缝合带附近,穿越巍峨的哀牢山。隧道共穿越20条断层和2个向斜构造,集有害气体、岩溶、软岩、涌水、高地应力、高地热等不良地质于一体,被业内称为“地质博物馆”。它创造了中老昆万铁路建设“八项之最”:最长隧道、最长辅助坑道、最长单个斜井、最多断层、最大埋深、最大变形、最大独头施工长度、最大水压。1800多个日夜,建设者在“沙袋中挖隧道”般的极端条件下凿通了这座国际大通道上的钢铁动脉。

一、基本概况与工程数据

安定隧道位于云南省元江县与墨江县交界处,是中老铁路全线最长的隧道,也是全线Ⅰ级高风险隧道。以下是该隧道的主要技术参数:

 
 
项目 数据
全长 17.5公里(17476米)
隧道类型 单线铁路隧道
最大埋深 880米
Ⅳ、Ⅴ级围岩比例 接近80%
最大涌水量 11.8万立方米/小时
穿越断层 20条断层+2个向斜构造
最长辅助坑道 17721米
最长单个斜井 2612米(1号斜井)
最大累计变形 3000米
最长独头施工长度 3933米
最大水压 2兆帕(水平喷射20米)
施工总周期 1800多天
开工时间 2016年9月
贯通时间 2020年11月28日
承建单位 中铁十九局、中铁五局

中老铁路全长1000余公里,是“一带一路”倡议提出后首条以中方为主投资建设、全线采用中国技术标准、使用中国设备并与中国铁路网直接连通的国际铁路。

二、建设历程:1800多天的“地质博物馆”穿越

安定隧道地处印度板块与欧亚板块碰撞缝合带附近,位于墨江构造带,共穿越20条断层和2个向斜构造。为确保工期目标,建设者采取“长隧短打”的方式,设置5个斜井和7个作业工区分段同时施工。全长2.6公里的1号斜井是中老铁路玉磨段最长的斜井,纵坡8.4%,斜井洞口到正洞高差200多米,相当于66层楼房的高度。但为了这两公里的正洞施工,建设者却花了3年。

出口段有1.3公里地层以碳质泥岩、页岩为主,遇水成泥粥,难成形。“围岩蚀变严重,当时1个月才掘进10多米。”中铁十九局玉磨铁路项目部总工李飞回忆。2018年底发生的一次险情中,上千立方米土石垮塌,正进行掘进作业的3名工人身后的隧道已被填满,最后他们沿着洞顶一个小小的缝隙才爬了出来。

三、攻坚难点:“八项之最”的世界级挑战

安定隧道创造了中老铁路建设的“八项之最”:

 
 
之最类别 具体数据 工程挑战
最长隧道 17476米 全线第一长隧
最长辅助坑道 17721米 超长辅助坑道增加施工组织难度
最长单个斜井 1号斜井2612米 高差大、纵坡陡,物流运输困难
最多断层 20条断层+2个向斜 围岩极度破碎,稳定性极差
最大埋深 880米 高地应力,软岩大变形严重
最大变形 累计变形3000米 侵入岩蚀变带,支护反复拆换
最长独头施工长度 3933米 通风排烟困难,施工环境恶劣
最大水压 2兆帕(喷射20米) 高压涌水,突水风险极高

“安定隧道以炭质泥岩、炭质页岩为主,局部夹杂砂砾。最复杂的一段炭泥质结构岩体极破碎,像在沙袋中挖隧道一样,只有采用注浆加固才能保证隧道稳定。”中铁十九局玉磨铁路项目经理王海峰介绍说。软岩大变形一直是制约安定隧道如期贯通的难点之一。施工中,建设者通过双层支护控制,采用抗扭性能强的HW175型钢架、大管棚锁脚等有效措施,有效控制了高地应力带来的围岩变形,克服了突泥涌水、溜坍等诸多困难。

四、技术创新与工程建设

参建各方积极开展软弱围岩快速施工研究,采用三台阶带仰供一次开挖成型的成熟工法,实现了隧道软岩施工由慢到快的逆转。施工中,建设者通过双层支护控制,采用抗扭性能强的HW175型钢架、大管棚锁脚等有效措施控制围岩变形。广大建设者坚守岗位,集中优势资源确保各工作面稳步高效推进。经过1800多天的努力,安定隧道顺利贯通。

五、中老铁路国际意义

安定隧道的贯通为中老铁路全线如期建成通车奠定了良好基础。中老铁路一端连着中国,另一端连着老挝,是推进“一带一路”沿线建设,与周边国家互联互通的重大工程项目。建成通车后,云南省昆明市至西双版纳傣族自治州景洪市仅需3小时左右,至老挝万象有望夕发朝至,对于改善老挝交通条件,形成沿线大能力铁路客货运输通道,带动区域产业经济的快速发展具有重要意义。