千石岩隧道:刷新国内矿山法独头掘进最长纪录

2022年9月10日,经过建设者1715天的奋战,金甬铁路全线最长隧道——千石岩隧道顺利贯通。这条全长14684米的单洞双线铁路隧道,起于宁波市奉化区,止于绍兴嵊州市,穿越7处断层破碎带、2处岩性接触带,岩爆地段长达7180米。隧道采用矿山法施工,独头掘进长度达4524米,刷新了国内矿山法隧道施工独头掘进最长纪录。在掘进到3600米时,作业面的含氧量几乎降低到14%,相当于在海拔3800米的高原地区作业。项目团队利用轴流风机三级接力加速空气对流,采用“短进尺、多循环”的爆破工艺降低对围岩的扰动,最终实现了这条浙江省在建最长铁路隧道的安全贯通,为金甬铁路全线通车打通了最后瓶颈。

一、基本概况与工程数据

千石岩隧道起于浙江省宁波市奉化区溪口镇,止于绍兴嵊州金庭镇,横跨宁波、绍兴两市,是金甬铁路全线最长的隧道,也是浙江省在建最长的铁路隧道。以下是该隧道的主要技术参数:

 
 
项目 数据
全长 14684米(约14.68公里)
隧道类型 单洞双线铁路隧道
穿越断层破碎带 7处
穿越岩性接触带 2处
岩爆地段 7180米(约占总长一半)
独头掘进长度 4524米
施工方法 矿山法(钻爆法)
作业面含氧量 掘进3600米时降至14%(相当于海拔3800米)
开工时间 约2018年
贯通时间 2022年9月10日
施工天数 1715天
所属线路 金甬铁路(全长约188.3公里)
设计时速 160公里(预留时速200公里)

金甬铁路起自沪昆铁路金华西站,终至杭甬铁路宁波站,为客货兼顾的双线铁路,设计运营时速160公里,预留时速200公里。建成后将实现金华、绍兴、宁波三地的快速联通,对于完善浙江中部地区铁路网、促进沿线经济社会发展具有重要意义。

二、建设历程:1715天刷新“独头掘进”纪录

千石岩隧道围岩分类多,工法转换频繁,设计要求在不良地质地段采用三台阶施工法及中隔壁临时仰拱法施工,作业空间小,因此只能采用矿山法施工。经过前期施工策划,从榧树湾斜井以独头掘进的方式开挖,能有效确保工期。

金甬铁路项目部经理于伟介绍,千石岩隧道独头掘进长度达4524米,刷新了国内矿山法隧道施工独头掘进最长纪录。掘进的距离越长,隧道的施工环境就越恶劣。在掘进到3600米时,作业面的含氧量几乎降低到14%,相当于在海拔3800米的高原地区作业。为了改善作业环境,提升作业效率,该项目部利用轴流风机三级接力,各台架设置射流风机,加速空气对流,满足了施工通风需求。经过前期施工策划,采用矿山法施工以独头掘进的方式开挖有效缩短了工期。2022年9月10日,千石岩隧道顺利贯通。

三、攻坚难点:半程岩爆段与长距离缺氧掘进的极限挑战

千石岩隧道面临的挑战集中体现在三个方面。

  • 4524米国内最长矿山法独头掘进:独头掘进意味着整条隧道只有一个掘进工作面,所有施工、物料运输、人员进出、通风排水都必须通过这条唯一通道完成。随着掘进深度不断增加,物流距离拉长、工序衔接时间延长、施工效率逐步下降。

  • 半程岩爆地段:隧道地应力集中释放,岩爆地段长达7180米,占隧道总长的近一半。岩爆随时可能发生,施工危险系数很高。岩爆发生时,岩石像炮弹一样从掌子面弹射而出,对施工人员和设备安全构成致命威胁。

  • 长距离掘进的缺氧环境:在独头掘进到3600米时,作业面含氧量降低到14%,相当于在海拔3800米的高原地区作业。氧气稀薄导致施工人员体力下降、设备效率降低,对施工安全和进度构成严峻挑战。

面对半程岩爆段,项目部在开挖过程中采用“短进尺、多循环”的爆破工艺,减少药量及爆破频率,降低对围岩的扰动,爆破后及时对掌子面及洞壁喷洒高压水,降温除尘,润湿岩面,提高围岩的塑性。面对长距离缺氧,利用轴流风机三级接力,各台架设置射流风机,加速空气对流,满足施工通风需求。面对断层破碎带和岩性接触带,根据超前地质预报动态调整支护参数,确保围岩稳定。

四、金甬铁路的整体意义

千石岩隧道是金甬铁路全线控制性工程,于2022年9月10日顺利贯通。金甬铁路连接金华与宁波,是义甬舟开放大通道的重要组成部分。铁路建成后,金华至宁波的列车运行时间将由原来的3个多小时缩短至约1.5小时,将极大地促进金华、绍兴、宁波三地的经济联系和人员往来,对于完善浙江中部地区铁路网布局、推动“一带一路”建设具有重要意义。千石岩隧道以14684米的长度和矿山法独头掘进最长纪录的突破,标志着浙江省铁路隧道建设达到了新的技术水平。