新乌鞘岭隧道:三代接力、跨越七十年的“山门突破”

 在甘肃省祁连山脉的主峰乌鞘岭,横亘着中国铁路史上最具传奇色彩的三座隧道——1954年建成的首座乌鞘岭隧道、2006年贯通的兰新铁路乌鞘岭特长隧道、以及2022年11月6日全面贯通的新乌鞘岭隧道。三代隧道跨越近七十年时空,见证了中国铁路从钢钎铁锤到智能建造的技术跃迁。新乌鞘岭隧道位于兰新铁路乌鞘岭特长隧道东侧,全长17.125公里,设计时速250公里,是我国第一座越岭选线中利用既有斜井施工的隧道,也是甘肃境内最长的双线高铁隧道。建设者们历时1226个日夜,在“中国地质博物馆”中凿出了一条横穿祁连山的高铁通道,为河西走廊融入国家高铁网络打通了最后一道“山门”。

主体:

一、基本概况与工程数据

新乌鞘岭隧道位于甘肃省武威市境内,地处祁连山脉北支冷龙岭东南端,位于兰新铁路乌鞘岭特长隧道东侧。以下是该隧道的主要技术参数:

 
 
项目 数据
全长 17.125公里
隧道类型 双线高铁隧道
设计时速 250公里
最大埋深 940米
洞口海拔 约3000米
年最低气温 零下30.5℃
全年冬期施工 长达7个月
施工天数 1226天
开工时间 2019年6月
贯通时间 2022年11月6日
设计单位 中铁二院
施工单位 中铁三局(含中铁十五局等单位分标段施工)
创新亮点 利用既有斜井施工、利用既有线通风、智能交通指挥系统

乌鞘岭地处三大高原交会地带,平均海拔3000米,年均气温零下2.2℃,全年冬期施工时间长达7个月,自然条件极为恶劣。隧道穿越F4、F5、F6、F7四大区域性大断层,存在突泥、涌水、岩爆等多种高风险地质灾害。

二、建设历程:三代隧道的时空对话

新乌鞘岭隧道的建设,承载着一段跨越近七十年的特殊记忆。

1952年,新中国第一条通往新疆的铁路大动脉——兰新铁路开工建设。在当年装备极端落后的年代,建设者用钢钎加风钻、肩挑加背驮,靠人力和极为简陋的机具打通了首座乌鞘岭隧道群。这座单线隧道采用展线设计降低坡度,列车通过时速仅50公里。随着经济发展,乌鞘岭逐渐成为制约兰新铁路运能提升的“瓶颈”。

2003年,中国中铁多家单位承建的乌鞘岭特长隧道开工建设。2006年8月,这座当时被称为“亚洲第一长隧”的隧道正式通车,全长20.05公里,设计时速提升至120公里。

2019年6月,第三代乌鞘岭隧道正式开工。建设者们采用“长隧短打”方式,优化软弱围岩开挖工法,使两个断层比原计划提前5个月顺利通过。2022年11月6日10时16分,随着最后一榀拱架安装完成,新乌鞘岭隧道顺利贯通,兰张三四线铁路向实现建成通车迈出了关键一步。

三、攻坚难点:三座“大山”的极限挑战

新乌鞘岭隧道的建设集三大世界级难题于一身。

  • 断层破碎带穿越:隧道穿越F4、F5、F6、F7四大区域性大断层,岩体极度破碎,施工中岩体易变形收缩,安全风险极高。针对这一难题,中铁三局成立专家组开展技术攻关,引进了悬臂掘进机在软岩大变形段进行施工,并采取加强支护等有力措施,成功解决了高地应力软岩大变形问题,确保了大变形隧道“一次成洞,一次成形”。

  • 长距离通风:项目部创新性地利用既有线隧道作为供风通道,首次在国内采取“利用既有线机车运行带来的空气流动效应”,将原设计的通风距离缩短了2300多米,解决了长距离通风难题,节约用电约1700余万度。

  • 物流组织困难:针对既有斜井断面小、错车道布置间距大、斜井坡度大、物流组织效率低下的实际,项目团队组织研发了基于城市智能交通管控理念的“智能交通指挥系统”,最大限度地提高了隧道内物流组织效率,大幅加快了施工进度。

四、技术创新:智慧建造的全面应用

新乌鞘岭隧道是中国隧道智能化建造的标杆工程。中铁三局引进全套隧道施工机械化工装设备,悬臂掘进机、三臂凿岩台车、钻注锚多功能一体机等设备相继投入,极大降低了工人劳动强度。全程机械开挖避免了钻爆法对软弱围岩的扰动,降低了施工安全风险。

项目同时引入BIM+GIS、远程监控、人和设备芯片定位、预警管理系统等高科技管理手段,在安全质量管理上实现隧道重点区域和关键工序的管控智能化、可视化、动态化,实现了“机械化减人、自动化换人”。

五、生态保护:祁连山下的“零排放”坚守

新乌鞘岭隧道位于祁连山国家级自然保护区和饮用水源保护地,生态环境极为敏感。建设过程中,中铁三局多次组织权威专家会同参建各方、环保部门研究施工方案,实施最严格的水资源管理,建立了雨污分离系统、污水处理站、三级沉淀池,不仅可对施工废水进行无害化处理,还能实现水资源循环利用,在祁连山保护区内实现生产生活排水“零污染、零排放”。

六、交通便利性与区域意义

兰张三四线铁路贯通古丝绸之路的黄金地段——河西走廊,是国家中长期铁路网规划的重大项目。线路建成后,将成为兰州至新疆方向继兰新高铁之后的第二条高铁通道,对进一步完善甘肃省西部地区高速铁路网布局、促进甘肃省河西走廊快速客运通道形成具有深远意义。依托该铁路,从兰州到武威、张掖、酒泉、嘉峪关等河西走廊城市的时空距离将大幅缩短。