得利隧道:呼准鄂铁路穿越富水砾岩层的“地下尖兵”

 呼准鄂铁路敖包梁隧道的顺利贯通,标志着内蒙古自治区铁路建设史上又一座里程碑的诞生。这条全长14123米的特长隧道,因穿越富水砾岩层,地质情况极为复杂,施工难度大、技术要求高,是全线的控制性工程和难点工程。尤为特殊的是,隧道下穿秦长城遗址、109国道和多条低级别公路,洞身还穿越多处煤炭矿区和采空区,无论是隧道本身长度还是设计施工难度,都堪称全自治区各类型隧道之最。敖包梁隧道的贯通,标志着呼准鄂铁路线下工程全部完成,为这条国铁一级双线电气化铁路的全线通车扫清了最大障碍。

主体:

一、基本概况与工程数据

敖包梁隧道是呼准鄂铁路(呼和浩特至准格尔至鄂尔多斯)全线的控制性工程和最长隧道,也是内蒙古自治区境内施工难度最大的铁路隧道之一。以下是该隧道的主要技术参数:

 
 
项目 数据
全长 14123米(约14.12公里)
地质特征 穿越富水砾岩层
风险等级 控制性工程、难点工程
设计级别 国铁一级双线电气化铁路
线路全长 245公里
设计时速 160公里
贯通时间 2017年
铺轨完成时间 2017年7月30日
预计通车时间 2017年10月

呼准鄂铁路设计级别为国铁一级双线电气化铁路,线路全长245公里,项目初步设计批复概算188亿元,建设总工期42个月,正线全长174.395公里,线路旅客列车设计运行速度为每小时160公里。项目建成后,近期开行旅客列车每日17对,远期开行旅客列车每日22对,远景输送能力达到每年2亿吨。

二、建设历程:富水砾岩中的精准穿越

敖包梁隧道因其穿越富水砾岩层而面临极端复杂的施工条件。砾岩层本身胶结程度差,颗粒间的胶结物在地下水长期作用下已被溶蚀软化,围岩自稳能力极差。更为棘手的是,隧道沿线需下穿秦长城遗址、109国道和多条低级别公路,洞身还穿越多处煤炭矿区和采空区,既有线运营安全、文物保护与隧道施工的三重压力层层叠加。

截至2016年底,隧道正在如火如荼地施工作业中,预计2017年1月前完成架梁工作,3月底前隧道建成贯通,4月30日前完成轨道铺设。2017年5月底至6月初,敖包梁隧道实现贯通。2017年7月30日22点,随着最后一对长500米钢轨在敖包梁隧道铺设完成,呼准鄂铁路准鄂段铺轨任务圆满完成,标志着呼准鄂铁路全线铺通。

三、攻坚难点:富水砾岩与采空区的“双重禁区”

敖包梁隧道的建设挑战集中体现在四个层面。

  • 富水砾岩层:砾岩层颗粒间孔隙大,胶结物在地下水的长期作用下已被溶蚀软化,遇水后极易发生坍塌和涌砂。施工时既要面对高水压的涌水威胁,又要应对松散的围岩体随时可能发生的坍塌。

  • 穿越煤矿采空区:洞身穿越多处煤炭矿区和采空区,采空区地下存在大量未充填的空洞和裂隙,施工中稍有不慎就可能引发大规模塌陷。采空区的存在也使超前地质预报的难度成倍增加。

  • 下穿文物保护单位:隧道下穿秦长城遗址,这是国家级文物保护单位,必须确保施工对地表文物的扰动为零。

  • 下穿国道和公路:隧道下穿109国道和多条低级别公路,对地表沉降控制提出了毫米级的严格要求。

面对富水砾岩的挑战,项目团队采取了超前地质预报和超前探孔技术,提前掌握掌子面前方的围岩状况和地下水发育情况,并采用超前小导管注浆和管棚支护预加固地层。在穿越采空区段,采用注浆充填工艺预先填充空洞,加强初期支护和二次衬砌结构。在穿越文保区和国道段,采用微震爆破和机械开挖相结合的方式,将地表沉降控制在毫米级范围内。

四、呼准鄂铁路的整体意义

敖包梁隧道的贯通标志着呼准鄂铁路线下工程全部完成,为全线按期建成通车扫清了最大障碍。呼准鄂铁路是国家中长期铁路网规划中重要组成部分,建成后将进一步完善内蒙古自治区铁路网布局,对于密切呼包鄂城市群之间的联系、促进区域经济协调发展具有重要意义。远期远景输送能力达到每年2亿吨,将极大增强内蒙古煤炭资源的运输能力。