赤城隧道:燕山深处的重载铁路“第二长隧”

2014年12月31日12时30分,张唐铁路15公里的赤城隧道胜利贯通。作为张唐铁路全线第二长隧道,赤城隧道位于河北省张家口市赤城县境内,设计为单洞双线隧道,全长15053米,最大埋深791米。全隧穿越黄土段、断层破碎带及高地应力岩爆段等不良地质,被列为全线极高风险隧道之一。面对地质条件复杂、施工难度大、安全风险高等不利因素,施工方将预防隧道坍塌、突泥涌水、斜井溜车、爆破伤害、长大隧道有害气体超标等列为一级重大危险源管理,综合运用TSP、地质雷达、超前钻孔等预报手段,配合巷道式和排风式相结合的混合式通风方案,成功攻克了各类大小断层和软弱围岩不良地质,为我国华北重载铁路的建设树立了标杆工程。

一、基本概况与工程数据

赤城隧道位于河北省张家口市赤城县境内,是张唐铁路重点控制性工程。以下是该隧道的主要技术参数:

 
 
项目 数据
全长 15053米(约15.05公里)
隧道类型 单洞双线重载铁路隧道
最大埋深 791米
辅助斜井 4座
围岩类型 黄土段、断层破碎带、高地应力岩爆段
主要风险 塌方、突泥涌水、有害气体超标、岩爆
开工时间 约2012年
贯通时间 2014年12月31日
所属线路 张唐铁路(正线全长约525公里,为国铁Ⅰ级双线电气化重载铁路)
承建单位 中铁隧道股份有限公司

张唐铁路西起河北省张家口市,东至唐山市曹妃甸港,为国铁Ⅰ级双线电气化重载铁路,连接内蒙古鄂尔多斯与唐山曹妃甸港的蒙冀铁路通道全长约1000公里。该线路是继大秦铁路、朔黄铁路之后我国又一条双线电气化重载铁路,年运输能力达2亿吨以上。

二、建设历程:首个节点工作面的突破

赤城隧道自开工以来,中铁隧道股份张唐五分部建设者便扎根于燕山腹地,展开了一场持续数年的攻坚战。施工中在隧道中部设置4个斜井辅助施工,其中赤城4号斜井长945米,与赤城出口正洞区间距离为2523米。赤城隧道出口段有1095米为黄土Ⅴ级围岩,其中752米包含风机段、锚段、开关洞等共计14种断面形式,断面变化频繁,施工组织难度大,要求标准高。

在施工高峰期,建设者们取得了Ⅲ级围岩月完成200米、Ⅳ级围岩月完成130米、Ⅴ级围岩月完成80米的好成绩。2014年12月31日12时30分许,赤城隧道胜利贯通,标志着中铁隧道集团张唐铁路ZTSG-2标内隧道建设项目达到贯通结点目标。隧道贯通后,为张唐铁路2015年底全线建成通车奠定了坚实基础。

三、攻坚难点:五大风险叠加的“极高风险隧道”

赤城隧道被列为全线极高风险隧道之一,风险防控贯穿于整个建设周期。

  • 黄土段:出口段1095米为黄土Ⅴ级围岩,黄土层结构松散、自稳能力极差,遇水后易发生湿陷性沉降,施工稍有不慎就可能引发塌方。

  • 断层破碎带:全隧穿越多条断层破碎带,围岩极度破碎,稳定性极差。

  • 高地应力岩爆段:最大埋深791米,高地应力引发频繁岩爆,对施工人员安全构成严重威胁。

  • 特长隧道通风:独头掘进距离长,且4座斜井的加入使通风网络异常复杂,有害气体超标风险高。

  • 斜井溜车风险:4座斜井坡度大、距离长,运输车辆在斜井中行驶溜车风险极高。

面对这一系列高风险挑战,施工方将预防隧道坍塌、突泥涌水、斜井溜车、爆破伤害、长大隧道有害气体超标等列为一级重大危险源管理。在技术手段上采用TSP、地质雷达、超前钻孔等超前地质预报方法,提前搜集掌子面不良地质信息,准确掌握地质状况,及时采取超前帷幕注浆、超前大管棚等处理措施。针对长大隧道通风难题,项目部专门成立通风技术攻关小组,布局进、出口和四个斜井分段进程正线大里程和小里程施工,制定了巷道式和排风式相结合的混合式通风方案,有效改善了洞内施工环境。

四、张唐铁路的整体意义

张唐铁路是我国第四条能源大通道——鄂尔多斯至唐山曹妃甸港的一期工程。线路全长662公里,其中张家口段371公里,承德境内291公里,设计时速张家口至承德段120公里。赤城隧道的贯通使这条连接内蒙古煤炭基地与出海港口的钢铁大动脉更加畅通,为落实国家能源发展战略、完善华北铁路网布局作出了重要贡献。