何家梁隧道:大巴山12.4公里高风险隧道群的“首战告捷”

 2015年7月10日,随着一声炮响在西成客专9标段大巴山深处回荡,何家梁隧道1号斜井与2号横洞正洞区间实现顺利贯通。这座全长12405.519米(另有12403米记录)的单洞双线隧道,是西成客专全线重点控制性工程之一,被铁道部定为Ⅰ级高风险隧道。作为西成客专大巴山区出陕入川最长高风险隧道群的重要组成部分,何家梁隧道以51.7%的软弱围岩占比、单日1.2万立方米的特大涌水和多次拱架扭曲变形的极限挑战,为中国首条穿越秦岭的高速铁路铺平了第一段道路。

一、基本概况与工程数据

何家梁隧道位于陕西省汉中市勉县与宁强县交界处,地处大巴山区,是西成客专九标段重点控制工程。隧道的主要技术参数:

 
 
项目 数据
全长 12405.519米(约12.4公里)
隧道类型 单洞双线高速铁路隧道
设计时速 250公里/小时
最大埋深 750米
Ⅲ级围岩占比 48.3%
Ⅳ级围岩占比 40.1%
Ⅴ级围岩占比 11.6%
软弱围岩占比 51.7%
辅助坑道 2座横洞、2座斜井
累计处理溶洞 12处
单日最大涌水量 1.2万立方米
风险等级 Ⅰ级高风险隧道(铁道部认定)
所属标段 西成客专9标段

西成客专9标段全长27.7公里,隧道长度26.3公里,占标段线路总长约94.9%,被业内称为“隧道地质博物馆”。何家梁隧道是这一隧道群中施工难度最大的工程之一。

二、建设历程:从“分段突破”到“全面攻坚”

何家梁隧道自2013年开工建设以来,中铁隧道集团杭州公司的建设者们便扎根于大巴山深处。为破解12.4公里超长隧道的施工困局,隧道共设置了2座横洞和2座斜井作为辅助坑道,形成了多点突破、全面开花的高效施工格局。

2015年5月9日,何家梁隧道3号斜井和4号横洞正洞区间率先实现胜利贯通。2015年7月10日,1号斜井与2号横洞正洞区间实现顺利贯通。截至贯通时,隧道累计完成开挖支护10.2公里,占总长度的82.1%;二衬浇筑完成8.9公里,仰拱施工达9.3公里。项目累计实现安全生产837天,无安全事故发生。施工高峰期,9标段作业面达19个,参建员工达2500人。

三、攻坚难点:大巴山“地质博物馆”的三重封锁

何家梁隧道地处大巴山区,地质变化纷繁复杂,素有“隧道地质博物馆”之称。其建设面临三项核心挑战的高度叠加。

51.7%的软弱围岩——在“豆腐渣”里打洞。 何家梁隧道洞身软弱围岩所占比例高达51.7%,洞身围岩主要为页岩、砂岩夹砾岩、灰岩夹页岩。Ⅲ级围岩占48.3%,Ⅳ级围岩占40.1%,Ⅴ级围岩占11.6%,围岩条件变化极为频繁。隧道掘进过程中经常发生拱部初支剥落、局部拱架变形等现象,施工安全风险极大。

高地应力与软岩大变形——钢拱架被“拧成麻花”。 隧道最大埋深750米,属高地应力区段。高地应力导致拱架扭曲变形,最大收敛值达40厘米,初支混凝土出现纵向裂纹及剥落。建设者不得不以I22型钢拱架替换原设计格栅,对变形段实施径向注浆加固。

岩溶与特大涌水——单日涌出1.2万立方米“地下水库”。 隧道穿越140米岩性接触带时频发塌方,单日最大涌水量达1.2万立方米。岩溶发育区存在突泥风险,施工中累计处理溶洞12处。

四、技术创新:837天安全生产的“科技护航”

面对大巴山“地质博物馆”的极端挑战,何家梁隧道的成功推进离不开一系列技术创新与管理突破。

超前地质预报体系。 项目部建立了以超前地质预报为先导的施工管理体系,通过多种勘探手段对断层破碎带、岩溶发育区、富水区等重大地质风险源进行准确预报,为动态调整施工方案提供了科学依据。

三台阶临时仰拱法。 在高风险段采用三台阶临时仰拱法施工,将开挖进尺缩短至0.6米,严格控制每循环进尺长度,最大限度减少对软弱围岩的扰动。

专家技术指导机制。 项目部多次邀请技术专家对隧道施工现场进行实地考察、调研,对施工组织设计、施工方案及工艺进行指导,解决了断层破碎带、高地应力岩爆和软岩大变形等潜在安全风险。

机械化配套作业。 施工高峰期投入机械设备132台套,组成了钻爆、装运、超前支护、喷锚支护、衬砌等机械化作业线。

五、战略价值:大巴山隧道群的“首战告捷”

何家梁隧道是西成客专大巴山区出陕入川最长高风险隧道群的重要组成部分。它的分段贯通,为这一隧道群的全线贯通奠定了坚实基础。

2016年5月25日,西成客专9标段最后一座隧道——勉县房家湾隧道实现贯通,标志着大巴山区出陕入川最长高风险隧道群全线贯通。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。

作为西成客专9标段最早实现分段突破的隧道之一,何家梁隧道以12.4公里的长度和Ⅰ级高风险隧道的殊荣,为西成高铁这条中国首条穿越秦岭的高速铁路铺平了最艰难的第一段道路。