2021年9月3日11时18分,新建中卫至兰州铁路客运专线甘肃段控制性工程——尖山隧道顺利贯通,标志着中兰铁路甘肃段最后一条隧道贯通,至此甘肃段“四隧一桥”主体工程全部完成。这条全长6002米的隧道位于甘肃省白银市平川区,最大埋深519米,洞身穿越7条断层带,围岩破碎,处于高地应力、软岩变形等不良地质。中国铁建十四局集团的建设者们历时4年多的艰苦鏖战,成功攻克了断层带软岩变形这一核心技术难题,为中兰客专全线开通运营奠定了坚实基础。
一、基本概况与工程数据
尖山隧道位于甘肃省白银市平川区,穿越水泉尖山山脉,是中兰客专(甘肃段)全线最长的隧道,也是全线重点控制性工程“四隧一桥”之一。以下是该隧道的主要技术参数:
| 项目 | 数据 |
|---|---|
| 全长 | 6002米(约6公里) |
| 隧道类型 | 双线铁路隧道 |
| 最大埋深 | 519米 |
| 穿越断层带 | 7条 |
| 地质特征 | 高地应力、软岩变形、围岩破碎、节理发育 |
| 施工周期 | 4年多 |
| 贯通时间 | 2021年9月3日 |
| 所属线路 | 中兰客专(新建中卫至兰州铁路客运专线) |
| 承建单位 | 中铁十四局集团 |
中兰客专是我国“八纵八横”高速铁路网京呼银兰通道的重要组成部分,线路北起宁夏中卫,南至甘肃兰州,是连接西北地区与华北、东北地区的快速客运通道。尖山隧道是中兰客专甘肃段最长的隧道,其地质条件之复杂、施工难度之大、安全风险之高在全线首屈一指。
二、建设历程:四年鏖战7条断层
尖山隧道于2017年开工建设。隧址区地势陡峻,相对高差大,基岩裸露,冲沟发育,施工环境极为恶劣。隧道最大埋深519米,穿越地层岩性复杂,倾斜及垂直节理发育,洞身穿越7条断层带,隧道围岩破碎,存在突然性塌方、高地应力软岩变形等不良地质风险,施工难度极大、安全风险极高。
更棘手的是,7条断层破碎带在隧址区纵横交错、相互叠加,断层带内岩体极度破碎,裂隙发育,地下水丰富。高地应力环境下,软弱围岩开挖后极易发生塑性流变,常规支护结构难以抵抗巨大的围岩压力,钢拱架扭曲变形、支护拆换问题突出。2021年3月,项目队开展“大干120天”劳动竞赛,全力推进剩余700米隧道掘进,力争七月底贯通。2021年9月3日,经过4年多的科学施工和不懈努力,尖山隧道顺利贯通。
三、攻坚难点:7条断层与软岩变形的叠加博弈
尖山隧道在有限的6公里长度内密集分布了7条断层破碎带,断层密度之高在国内铁路隧道中极为罕见。每条断层都是一个独立的“地质战场”——破碎带内岩体呈角砾状、泥质充填,自稳能力极差,稍有不慎就可能引发大规模坍塌。
在高地应力与软岩变形方面,隧道最大埋深519米,地应力集中,软弱围岩在高应力作用下发生塑性流变,钢拱架被“拧成麻花”的现象时有发生。围岩变形速度一度超过支护施作速度,导致支护拆换问题突出,严重影响施工进度。
在围岩破碎与节理发育方面,隧道穿越地层岩性复杂,倾斜及垂直节理高度发育,节理裂隙破坏了岩体的整体性,开挖后极易发生掉块和局部塌方,对支护系统的及时性和有效性提出了极高要求。面对断层破碎带密集分布的施工难题,建设团队采取综合超前地质预报体系,通过TSP、地质雷达、超前钻孔等手段提前探明断层位置、走向和破碎程度。针对不同规模、不同类型的断层破碎带,分别采取加强型支护、超前管棚支护和帷幕注浆等针对性措施。在高地应力软岩变形段,采用“预留变形量+强支护+适时施作二衬”的综合控制技术,加强初期支护参数,增加锚杆密度、加密钢拱架间距,并配合应力释放孔疏导围岩压力。
四、中兰客专的整体意义
尖山隧道是中兰客专甘肃段最后一条贯通的隧道,它的贯通标志着甘肃段“四隧一桥”主体工程全部完成,为中兰客专全线开通运营奠定了坚实基础。截至目前,中兰客专甘肃境内正线93座桥梁已全部合龙、18座隧道全面贯通,铺轨工程已于2021年5月全面铺开。中兰客专建成后,中卫至兰州的列车运行时间将大幅缩短,对于加强西北地区与京津冀、环渤海经济圈的交流合作,推进西部大开发战略具有重要意义。
