2016年6月7日,随着清凉山隧道1#斜井与2#斜井之间最后一米岩石爆破成功,西成高铁自北向南进入秦岭的第一条长大隧道——清凉山隧道顺利贯通。这座全长12.553公里的双线隧道,自2012年12月开工建设以来,历经1200多个昼夜的不懈奋战,为西成高铁2017年底全线开通运营奠定了坚实基础。作为我国首条穿越秦岭的高速铁路的“北大门”,清凉山隧道以“北秦岭褶皱带”的极端地质条件,见证了中国高铁建设者在崇山峻岭间凿通天堑的智慧与勇气。
一、基本概况与工程数据
清凉山隧道位于陕西省西安市鄠邑区(原户县)境内,是西成高铁自北向南进入秦岭的第一条长大隧道。隧道的主要技术参数:
| 项目 | 数据 |
|---|---|
| 全长 | 12.553公里(12553米) |
| 隧道类型 | 双线客运专线隧道 |
| 设计时速 | 250公里/小时 |
| 开工时间 | 2012年12月 |
| 贯通时间 | 2016年6月7日 |
| 施工周期 | 1200多天 |
| 地质特征 | 北秦岭褶皱带,区域性大断裂带贯穿东西 |
| 主要风险 | 围岩破碎、失稳、下穿曲峪河突发涌水 |
| 承建单位 | 中交第二航务工程局 |
西成高铁线路北起西安,向南经汉中进入四川省境内,全长643公里。清凉山隧道所在的陕西段,是西成高铁穿越秦岭山脉的起始段。西成客专是国家中长期铁路网规划中的重要项目,向北在西安与郑西客专、京广客专相连后直达北京,向南在江油站与成绵乐客专接轨后与沪汉蓉客专相连直达上海、与成贵及贵广高铁相连直达广州。
二、建设历程:1200天的“秦岭第一战”
西成高铁线路穿越秦巴山区,连接关中平原、汉中盆地和成都平原。清凉山隧道是西成高铁由北至南穿越秦岭的第一道“门槛”,也是全线控制性工程之一。
2012年12月,清凉山隧道正式开工建设。作为西成高铁进入秦岭的第一条长大隧道,它承担着为后续隧道群“探路”的使命。隧道施工由中交第二航务工程局承建,中交二航局承建段正线长为34.30公里,隧道施工长度占标段内线路总长的98.4%。
施工中,建设者把超前地质预报纳入施工工序,建立了以超前地质预报工作为先导、以量测为依据的信息化施工管理体系。在隧道浅埋、滑坡及围岩失稳地段,严格控制开挖进尺,做到“管超前、短开挖、强支护、勤测量、早封闭”,确保隧道施工安全。同时开展了隧道施工风险预警系统、BIM技术隧道应用开发等工作,将隧道施工信息化广泛应用在施工现场。
自2012年12月进场以来,经过1200多天的不懈努力,清凉山隧道于2016年6月7日顺利实现贯通。陕西省总工会、中交集团、西成公司、铁一院设计院等单位的领导及施工人员代表近两百人共同见证了贯通时刻。清凉山隧道的贯通,刷新了中交集团已承建单体高速铁路客运专线长大隧道里程数的纪录。
三、攻坚难点:北秦岭褶皱带的“地质大考”
清凉山隧道位于北秦岭褶皱带,区域性大断裂带贯穿东西,围岩破碎、失稳风险大。该隧道穿越软弱围岩地段、断层破碎地段、地下水发育地点等不良地层。“秦岭漫漫蜀道险”,秦岭被称为“九州之险”。西成公司相关负责人介绍,“难度太大了,从开工到贯通,不间断开工,历经了1200多天”。
涌水风险——隧道上方的“悬河”威胁。 隧道洞身下穿曲峪河,隧道上方有涝河经过。河流的存在使施工中突发涌水风险极高。在深埋地下进行隧道开挖时,任何一处裂隙的贯通都可能导致河水倒灌,对施工人员安全和工程进度构成致命威胁。
围岩破碎——断裂带上的“豆腐渣”地层。 隧道位于北秦岭褶皱带,区域性大断裂带贯穿东西。围岩破碎、失稳风险大。在断裂带影响下,岩体节理裂隙高度发育,整体性极差,开挖后极易发生掉块和塌方。施工人员形容在这样破碎的地层中掘进,如同在“豆腐渣”里打洞,每向前掘进一米都要付出巨大的努力。
穿越多种不良地层。 隧道穿越软弱围岩地段、断层破碎地段、地下水发育地点等不良地层。多种不良地质的叠加,使围岩稳定性变化极为频繁,对支护参数的动态调整提出了极高要求。
四、技术创新:机械化施工的“二航速度”
面对极端复杂的地质条件,清凉山隧道的成功贯通离不开一系列技术创新的支撑。
信息化施工管理体系。 建设单位在施工中把超前地质预报纳入施工工序,建立了以超前地质预报工作为先导、以量测为依据的信息化施工管理体系。在隧道浅埋、滑坡及围岩失稳地段严格控制开挖进尺,做到“管超前、短开挖、强支护、勤测量、早封闭”。同时开展了隧道施工风险预警系统、BIM技术隧道应用开发等工作,将隧道施工信息化广泛应用在施工现场。
机械化配套作业线。 在清凉山隧道施工中,中交二航局在全线率先采用三臂凿岩台车、湿喷机械手等国际、国内先进隧道施工设备。同时配备多功能作业台车、自行式仰拱栈桥、挖机、装载机等大型机械设备,组成了钻爆、装运、超前支护、喷锚支护、衬砌等机械化作业线的有机配合。通过三臂凿岩台车进行地质探测和打孔,湿喷机械手快速支护,自行式仰拱模板自动化装置,实现了隧道施工机械化,达到了快速施工的目的。这些机械化设备的应用,不仅减少了施工中涌水突发风险,也大大加快了施工进度。
快速施工的“二航速度”。 在机械化配套的支撑下,清凉山隧道出口连续三个月施工进度达到240米,创造了同类地形全线第一的施工进度,被称为西成高铁建设的“二航速度”。
五、战略价值:穿越秦岭的“北大门”
清凉山隧道是西成高铁穿越秦岭隧道群的起始点。西成高铁秦岭隧道群从秦岭北麓清凉山隧道开始,到秦岭南麓赵家岭隧道,110公里几乎绵延地下800米至1000米。清凉山隧道作为这一宏大隧道群的“北大门”,它的贯通标志着西成高铁穿越秦岭的征程迈出了关键第一步。
西成客运专线是国家中长期铁路网规划中新建太原—运城—西安—汉中—绵阳铁路的一部分,与大西高铁共同形成华北至西南地区的新通道。2017年12月6日,西成高铁正式通车运营。西安至成都的运行时间由原来的13小时缩短至3小时左右,形成了“上午在西安看兵马俑,晚上到成都吃火锅”的一日经济圈。
西成高铁陕西段是构建陕西“米字形”交通网的重要组成部分。清凉山隧道作为这条交通大动脉上穿越秦岭的“第一隧”,它的成功贯通不仅为西成高铁全线按期通车提供了根本保障,更为中国在秦岭褶皱带复杂地质条件下修建高速铁路长大隧道积累了宝贵的工程经验。
