兰渝铁路化马隧道：12.58公里“地质病害博物馆”的五年攻坚

 在甘肃陇南宕昌县的崇山峻岭之间，一条全长12.58公里的双线隧道穿越西秦岭高中山区，将青藏高原边缘与西秦岭延伸交错地带紧密相连——这就是兰渝铁路地质条件最复杂、地质病害种类最多的化马隧道。作为兰渝铁路9座10公里以上特长极高风险双线隧道之一，化马隧道穿越7条断层带、2条向斜和2条背斜，集高地应力、软岩大变形、突涌水、高瓦斯、高地热等“五毒”于一身。自2009年3月18日开工以来，中国铁建大桥工程局集团的建设者们历经5年零4个月的艰苦鏖战，于2014年7月12日实现全隧贯通，为兰渝铁路这条大西北通往大西南的交通要道扫清了最大障碍。

一、基本概况与工程数据

化马隧道位于甘肃省陇南市宕昌县境内，进口位于小岷江王院村附近，出口位于白龙江左岸寺下村附近山腰。隧道属于西秦岭高中山区地貌单元，沿线山高沟深，岸坡陡峻，相对高差达1450米。

化马隧道所在的兰渝铁路JYS-4标，位于甘肃南部陇南市宕昌县至武都区的高山峡谷之间，地处青藏高原边缘岷山山系与西秦岭延伸交错地带，桥隧比例高达94.1%。专家指出，兰渝铁路是继青藏铁路之后少有的难度较大的铁路。

二、建设历程：5年零4个月的“五毒”鏖战

化马隧道自2009年3月18日正式开工建设。隧道穿越7条断层带和2条向斜、2条背斜，地质条件之复杂在兰渝铁路全线首屈一指，被业内称为“地质病害博物馆”。

施工过程中，建设者先后攻克了高地应力、软岩大变形、突涌水、高瓦斯、高地热等“五毒”地质病害。面对重重困难，参建员工发扬“不畏艰险、勇攀高峰”的企业精神，依靠科学管理、周密组织，战严寒、斗酷暑。2014年7月12日，化马隧道实现全隧贯通。化马隧道是继天池坪隧道之后兰渝铁路第三座贯通的10公里以上特长极高风险双线隧道。

化马隧道的顺利贯通意义重大，既标志着管区最后一座隧道实现贯通，也为实现兰渝铁路全线通车奠定了坚实的基础。贯通仪式于2014年7月12日在宕昌举行，兰渝铁路有限责任公司、中铁第一勘察设计院、北京铁研监理等多家单位领导出席。

三、攻坚难点一：2.0MPa高压力涌水——“地下水库”的极限泄洪

化马隧道最大的难点就是涌水量大。“这并不是说其他隧道没有涌水，而是化马隧道的涌水量无出其右者。”中铁十三局集团兰渝铁路4标项目部常务副经理刘绍石向记者介绍。

2.0MPa高压力涌水。 隧道进口二叠系灰岩岩溶发育，施工中突然发生了2.0兆帕的高压力涌水。如此高的水压，相当于200米水头的压力，地下水从岩层裂隙中喷涌而出的冲击力极为惊人，喷射距离瞬间达到25米左右。这种涌水为高压宽张岩溶裂隙水，具水量大、压力高、涌水连续、贯通性好、补给水头稳定等特点。

最高日涌水量超过15万立方米。 化马隧道最高日涌水量超过15万立方米，目前日涌水量在10万立方米左右。15万立方米的日涌水量，相当于一天涌出一个中型水库的蓄水量。化马隧道从进口至出口有千分之十三的坡度，进口至掌子面的涌水必须通过水泵抽出来，现场共配备大小水泵30台。

三次重大涌水灾害。 2009年10月，化马隧道出口突发涌水，地下水以每小时3000立方米的速度奔涌而出，顷刻间便淹没了上导地面，导致当地百姓4间房屋倒塌，多处房屋与田地受损。2010年1月，化马隧道进口突发涌水，现场停工停机造成重大损失。2010年8月，舟曲发生特大泥石流灾害，化马隧道化马沟斜井工区也未能幸免，全部临建设施顷刻间毁于一旦。

泄水洞的创新方案。 面对如此巨大的涌水量，光靠水泵抽水远不能解决问题。建设者修建了一条泄水洞——平行隧道正洞挖1800米，再折向右侧通过已打通约2000米的泄水洞通往小岷江河谷。利用地势的高低差，使涌水自然流出隧道。泄水洞的贯通有效地解决了施工中的部分抽排水及通风等难题，降低了正洞的施工风险和难度。

四、攻坚难点二：高地应力与软岩大变形——千米埋深下的“钢架扭曲”

化马隧道最大埋深约1300米，属极高地应力区。在如此巨大的埋深下，软弱围岩在高地应力作用下发生剧烈塑性流变，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，施工进度受到严重影响。

隧道洞身通过的基岩地层极为复杂，包括二叠系下统灰岩、石炭系中上统灰岩、泥盆系上统灰岩、志留系中上统灰岩及炭质板岩等。隧道出口段设计为Ⅴ级围岩，地质复杂，石质软弱破碎。科研人员以化马隧道为研究对象，通过现场监测和数值模拟相结合的方法，深入分析了高地应力软岩大变形的形成机理及施工影响。

五、攻坚难点三：高瓦斯与高地热——地下“火炉”中的极限作业

高瓦斯风险。 隧道穿越含瓦斯地层，瓦斯积聚风险极高。瓦斯爆炸具有毁灭性的破坏力，施工中的通风防爆管理必须做到万无一失。建设者严格执行瓦斯监测和通风管理制度，确保了高瓦斯环境下的施工安全。

高地温挑战。 隧道内高地热使作业环境极为恶劣。科研人员以化马隧道为研究对象，通过现场监测、数值模拟和现场实践相结合的方法，研究分析了高地温隧道的形成及施工影响，并对热害防治技术进行了相关研究。研究确定了隧道隔热层最佳厚度50毫米，并采用“双通风管道通风+掌子面冰块降温”的综合降温方案，有效改善了施工人员的作业环境。

六、技术创新：综合勘察与超前预报的科学护航

面对“五毒俱全”的极端地质挑战，化马隧道的成功建设离不开一系列技术创新。

综合勘察手段。 建设者通过航片判释、大范围补充地质调查、水量和水压监测、超前地质预报及水文地质分析评价等综合手段，查明了岩溶水的补给、径流、排泄条件及空间分布特征。通过详细地质勘探和水文地质条件分析，结合准确的地质超前预报，为涌水处理方案提供了充分依据。

迂回导坑绕避结合泄水洞排水。 针对高压富水段，提出了采用迂回导坑绕避结合泄水洞排水的处理方案。通过旁侧挖通一段便道绕过含水量极大的400米岩体继续向前施工，同时修建泄水洞利用地势高差自然排水。

超前地质预报体系。 建立以超前地质预报为先导的施工管理体系，通过多种勘探手段相配合的地质综合勘测方法，对重大地质风险源进行准确预报，为施工提供了科学依据。

七、战略价值：兰渝铁路的“咽喉”工程

化马隧道是兰渝铁路9座10公里以上特长极高风险双线隧道之一。兰渝铁路纵贯甘肃全境，是大西北通往大西南的交通要道。2017年9月29日，兰渝铁路全线正式通车运营，兰州至重庆的铁路运行时间由原来的22小时缩短至6.5小时左右。

化马隧道贯通后，不仅实现了管区最后一座隧道的贯通，也为兰渝铁路全线通车奠定了坚实的基础。作为兰渝铁路地质条件最复杂、地质病害种类最多的隧道，化马隧道以5年零4个月的坚韧攻坚，为中国铁路史留下了一座不朽的丰碑。2020年，兰渝铁路化马隧道安全生产案被甘肃省检察院选为检察公益诉讼典型案例。