壁板坡隧道:“入滇第一关”的地质博物馆

2015年6月7日10时18分,经过中铁五局参建人员4年半的艰苦努力,沪昆高铁“第一长隧”——壁板坡隧道全隧贯通。这条全长14756米的隧道穿越滇黔两省交界处,被誉为“地质博物馆”。隧道先后多次穿越断层、岩层接触带、高压富水区、煤层采空区、高地应力等不良地质,最大埋深达735米,最大日涌水量达32万方,是沪昆高铁全线3座Ⅰ级风险隧道之一。隧道采用“进口合修、出口分修”的“人”字形设计,是我国铁路隧道建设史上的首次尝试。壁板坡隧道的贯通,标志着入滇高铁大门正式打开,为沪昆高铁全线开通运营奠定了坚实基础。

一、基本概况与工程数据

壁板坡隧道穿越云贵两省交界处,是沪昆高铁全线最长隧道。隧道穿越的山脊是元代以来中原内地进入云南最重要的通道,被称作“入滇第一关”。以下是该隧道的主要技术参数:

 
 
项目 数据
全长 14756米(约14.76公里)
隧道类型 高速铁路隧道
最大埋深 735米
最大日涌水量 32万立方米
设计型式 “进口合修、出口分修”的“人”字形
合修段长 1363米
分修段长 13412米
平导长度 14717米
总开挖长度 超过45000米(隧道全长的3倍)
开工时间 2010年12月
贯通时间 2015年6月7日
施工周期 4年半
风险等级 I级风险隧道(沪昆高铁3座之一)
所属线路 沪昆高铁(全长2264公里)

沪昆高铁是我国《中长期铁路网规划》中“四纵四横”的快速客运通道之一,途经上海、杭州、南昌、长沙、贵阳、昆明等6座省会城市及直辖市,是我国东西向线路里程最长、经过省份最多的高速铁路。

二、建设历程:4年半凿通“入滇第一关”

壁板坡隧道于2010年12月开工建设。隧道施工集突泥、涌水、坍方、岩体大变形等隧道施工风险于一身,往往要掘进的下一个100米的状况都是未知,设计、建设、施工时刻面临挑战。由于特殊的地质地貌,隧道采用“进口合修、出口分修”的设计型式,从示意图上看,铁路线如同一个“人”字穿越大山,这样的设计在我国铁路隧道建设中尚属首次。

加上为隧道正洞开挖探明前方地质以及起到排水、出碴、进料和通风作用的隧道平导,相当于3条隧道同时施工,全隧总计开挖长度超过45000米,是隧道全长的3倍。为降低风险,施工单位采用地震波、红外线、雷达等多种手段超前地质预报,随时调整相应施工方法。隧道内通道多、工作面多,施工交叉作业频繁,建设单位大量采用集约化施工和创新技术,洞内集结了扒渣机、钻机、湿喷机等先进施工设备,大大提高了工作效率。经过4年半的艰苦努力,2015年6月7日,壁板坡隧道全隧贯通。

三、攻坚难点:“地质博物馆”的六重地质封锁

壁板坡隧道的地质条件之复杂,在沪昆高铁全线首屈一指,被称为“地质博物馆”。隧道多次穿越断层、岩层接触带、高压富水区、煤层采空区,受到煤层瓦斯、高地应力等不良地质现象的影响,施工难度极大、安全风险极高。

  • 32万立方米/日特大涌水:隧道最大日涌水量达32万方,相当于每天约150个标准游泳池的水量涌入隧道,施工排水任务极为艰巨。

  • 最大埋深735米的高地应力:735米埋深引发高地应力集中,岩爆和围岩变形风险突出。

  • 煤层采空区:隧道穿越煤层采空区,地下存在大量空洞,稍有不慎就可能引发大规模塌陷。

  • 高压富水区:富水地层中地下水压力大,涌水风险极高,对防水衬砌提出了极高要求。

  • 断层与岩层接触带:断层破碎带和岩层接触带内岩体破碎,稳定性极差。

  • 煤层瓦斯:含煤地层赋存瓦斯,瓦斯积聚风险极高,对通风防爆管理提出了严格要求。

面对六重地质风险的叠加,施工团队构建了“平导超前、左线紧跟、右线正常推进”的施工组织体系。平导超前为掌子面掘进探明前方地质、排除安全隐患,左线紧跟推进,右线稳步跟进。全长14717米的平行导坑先于正洞贯通,它的设计和超前为正洞开挖探明前方地质情况,增开工作面,以及排水通风、出碴进料发挥了关键作用。

四、沪昆高铁的整体意义

壁板坡隧道的贯通为沪昆高铁全线开通运营奠定了基础。沪昆客专云南段正线全长184.7千米,线路开通后,云南将接入全国高铁网络,昆明至上海由目前的40多个小时缩短至10小时左右,形成了一条西南与华中、华东地区之间大容量的快捷客运通道。同时,昆明至贵阳的列车运行时间由原来的5小时缩短至2小时左右。这条高铁通道对促进东西部经济文化交流、推动西部大开发战略实施具有重要意义。