2019年12月12日上午11时18分,在北京市密云区梨花顶隧道内热烈的欢呼声中,京哈高铁(时称京沈高铁)全线最后一个隧道顺利贯通。这座全长12.243公里的单洞双线隧道,横跨京冀两地,下穿燕山山脉和明长城,地质构造极为复杂。自2015年开工以来,建设者历时63个月艰苦鏖战,在中铁十九局和中铁二十二局的联袂攻坚下,以“零爆破”保护明长城的绿色施工理念和多项技术创新,为京哈高铁全线开通运营扫清了最后障碍。2021年1月22日,京哈高铁京承段正式开通运营,标志着京哈高铁全线贯通。梨花顶隧道以京哈高铁京冀段里程最长、施工难度最大隧道的殊荣,在中国高铁建设史上写下了浓墨重彩的一笔。
一、基本概况与工程数据
梨花顶隧道位于北京市密云区,横跨北京市与河北省承德市交界处。隧道的主要技术参数:
| 项目 | 数据 |
|---|---|
| 全长 | 12.243公里(12243米) |
| 隧道类型 | 单洞双线高铁隧道 |
| 设计时速 | 350公里/小时 |
| 开工时间 | 2015年 |
| 贯通时间 | 2019年12月12日 |
| 施工周期 | 63个月(5年零3个月) |
| 承建单位 | 中铁十九局、中铁二十二局 |
京沈高铁(京哈高铁北京至沈阳段)是国家“八纵八横”高铁网的“一纵”——京哈至京港澳通道的重要组成部分。京冀段正线全长290公里,其中北京境内98.4公里、河北境内191.6公里,含隧道54座,共计长152.8公里。梨花顶隧道是其中里程最长、施工难度最大的隧道,也是全线重难点控制性工程。
二、建设历程:63个月凿通全线“最后堡垒”
梨花顶隧道自2015年开工建设以来,中铁十九局和中铁二十二局的建设者们便扎根于燕山山脉深处。中铁二十二局集团轨道工程有限公司承担了梨花顶隧道北京至承德方向6189米的施工任务。
隧道下穿山岭和明长城,地质构造复杂,安全风险高,且地处北京周边,工期影响频繁、环保要求极为严格。面对重重困难,建设者创新工艺、优化流程,科学设计施工方案。
2019年12月12日上午11时18分,历时63个月的艰苦鏖战,梨花顶隧道顺利贯通。它的贯通标志着京沈高铁全线54座隧道全部贯通。2020年6月30日,北京朝阳至承德南段完成了供电、通讯、信号等全部工程建设。2021年1月22日,京哈高铁京承段正式开通运营,标志着京哈高铁全线贯通。
三、攻坚难点一:下穿明长城——世界文化遗产的“零爆破”守护
梨花顶隧道最大的难点在于下穿明长城这一世界文化遗产。下穿段虽然只有短短三百多米,工期却用了5个月。
如果用传统的爆破施工,山体震动会使长城墙体结构产生裂缝,造成不可挽回的损坏。为保护明长城古迹,建设者全程放弃炸药爆破,采用单臂掘进机铣挖法施工。
“单臂掘进机铣挖法施工工艺是不允许使用炸药爆破的,只是用铣挖机来不停地磨碎岩石,所以进展就比较慢。”京沈客专京冀公司工程管理部工程师迟有峰介绍。这种“以磨代爆”的施工方式虽然进度缓慢,却确保了长城文物的绝对安全,是高铁建设中文物保护的经典案例。
四、攻坚难点二:长距离通风与返坡排水
隧道全长12.243公里,为单洞双线设计,施工中面临长距离通风和返坡排水的双重技术难题。长距离独头掘进使洞内空气质量难以保证,施工人员需在粉尘和废气浓度较高的环境中作业。隧道纵坡设计使部分区段出现返坡排水困难,地下水积聚严重影响施工进度和安全。
面对长距离通风难题,建设者采用大功率通风机接力送风,确保掌子面空气流通。在返坡排水方面,设置了多级泵站接力抽排,有效控制了地下水的威胁。
五、技术创新:“四新技术”与智能化建造
梨花顶隧道的成功贯通,离不开一系列技术创新的支撑。建设者大力推广衬砌成套技术,用“机械化部队”取代传统的“人海战术”,确保了隧道施工内实外美。施工推广使用了带模注浆工艺、预埋槽道自动顶升系统、湿喷机械手、微波焊接技术等“四新”技术,并依托本项目获得了2项专利。
湿喷机械手。 在隧道工程中使用湿喷机械手,能解决围岩差、浅埋偏压等问题,有效减少作业面人员数量和材料损耗。在降低成本、提高效率的同时,大大降低了隧道内粉尘浓度,改善了施工作业环境,保障了作业人员身体健康和施工质量。
预埋槽道自动顶升系统。 为了解决槽道安装精度问题,项目创新小组研发了预埋槽道自动顶升系统,使槽道报废率从原先的5%降至1.5%左右。
CRTSⅢ型轨道板自动化检测系统。 该管段共铺设12074块CRTSⅢ型预制轨道板,这种由我国自行研发、拥有完全自主知识产权的轨道板,工艺复杂,施工标准高、难度大。施工团队设计了独特的底模反拱,增加补水系统,并成功研发出集成智能机器人和三维成像仪的高速铁路CRTSⅢ型轨道板自动化检测系统。通过40余次反复测量、计算、试验,轨道板顶面平整度大大低于2毫米的允许误差,达到了1毫米,处于国际先进水平。
六、绿色施工:保护明长城的“环保样本”
梨花顶隧道建设中最引人注目的,是其对明长城的保护实践。京哈高铁列车从河北省兴隆县明长城脚下的梨花顶隧道呼啸而过,安然无恙的古建筑和秀美山川,见证了建设者为保护这段古长城和封山育林地段付出的极大努力。
下穿明长城段的“零爆破”施工,是高铁建设中文物保护的典范。5年多的绿色施工实践,使梨花顶隧道成为“绿色施工”的标杆工程。
七、战略价值:京哈高铁的“咽喉”工程
梨花顶隧道是京沈高铁全线最后一个贯通的隧道。它的贯通标志着京沈高铁建设取得突破性进展。
京沈高铁(京哈高铁北京至沈阳段)起自北京朝阳站(原星火站),途经北京市顺义区、怀柔区、密云区,河北省承德市,辽宁省朝阳市、阜新市、沈阳市,终至沈阳站,正线全长698.294公里。其北端通过沈阳枢纽与哈大高铁衔接,南端经北京枢纽与京广、京沪高铁相连,是纵贯南北、沟通我国东北地区与华北腹地及华东、中南地区的高速铁路客运通道。
京沈高铁承德至沈阳段已于2018年12月29日正式开通运营。梨花顶隧道贯通后,京哈高铁京承段于2021年1月22日正式开通运营。京哈高铁全线通车后,北京至沈阳的列车运行时间由4小时缩短至2.5小时,北京至哈尔滨实现4小时到达。承德至北京最快仅需40多分钟,承德地区正式融入北京首都“一小时生活圈”。
