五指山隧道:南广铁路12.2公里全线最长隧道的岩溶攻坚

 2009年3月,在南广铁路这条连接两广的快速客运通道上,全线最长隧道——五指山隧道正式开工。这座全长12.2公里的单洞双线隧道,位于广东省云浮市与肇庆市交界处,穿越粤西复杂岩溶地质区,是南广铁路全线控制性工程。历时3年多施工,2012年8月31日,五指山隧道全面贯通。隧道穿越8条断层破碎带,揭露膏溶角砾岩层,遭遇“8.6”断层突水和膏溶角砾岩突水等重大涌水灾害。2014年12月26日,随着南广铁路全线通车,这座12.2公里的地下长龙,将南宁至广州的铁路运行时间从11小时压缩至3小时。

一、基本概况与工程数据

五指山隧道位于广东省云浮市与肇庆市交界处,是南广铁路全线最长的隧道。隧道的主要技术参数:

 
 
项目 数据
全长 12208—12213米(约12.2公里)
隧道类型 单洞双线,无砟隧道
设计时速 200公里/小时(预留250公里/小时)
最大埋深 426米
开挖断面 约125—130平方米
线路坡度 单向4‰下坡
最小曲线半径 5500米
轨道类型 CRTSⅠ型双块式无砟轨道
开工时间 2009年3月
贯通时间 2012年8月31日
施工周期 3年多
承建单位 中铁隧道集团

隧道全长12208米,最大埋深426米,位于半径5500米的曲线段上,按单向4‰下坡设计。南广铁路全线桥隧总长312.8公里,占线路总长的54.2%,其中隧道135座,总长132.7公里。五指山隧道是这135座隧道中最长的一座。

隧道铺设CRTSⅠ型双块式无砟轨道,具有较强的整体性,横向和纵向稳定性高,结构耐久性好,能持久保持轨道几何尺寸。无砟轨道通常运用于长大隧道,南广铁路全线拥有无砟轨道约60公里。

二、建设历程:3年多凿通全线“头号工程”

五指山隧道自2009年3月开工建设。隧道始于云浮市都杨镇,出口至肇庆市高要大湾镇禄岸村。作为南广铁路全线最长的隧道,其施工进度直接影响整条铁路的通车节点。

为破解12.2公里超长隧道的施工困局,项目部采用斜井施工作业方式掘进——在长隧道横面上另挖短隧道,利用两隧道交界处对长隧道进行分段同时施工。隧道共设置2个斜井,分别位于距离隧道进出口3公里处。

2012年8月31日,历时3年多施工,五指山隧道全面贯通。贯通后,隧道转入无砟轨道施工阶段。2012年12月14日起,CRTSⅠ型双块式无砟轨道首件工程1000米分5次施工完成。2013年3月12日,铁道部工管中心专家评估组对首件工程进行评估,认定技术准备充分、各项技术指标达标、施工质量合格,通过评估。

2014年12月26日,南广铁路全线正式开通运营。南宁至广州的列车运行时间由原来的11小时大幅缩短至3小时以内。

三、攻坚难点:8条断层与两次特大突水的“生死穿越”

五指山隧道地处粤西岩溶强烈发育区,其建设面临两项核心挑战的高度叠加。

难点一:8条断层破碎带的密集穿越。 五指山隧道地质条件极为复杂,共有8条断层破碎带。施工中变更设计和施工方法才得以穿越断层带。隧道还揭露了膏溶角砾岩层——一种特殊的地质构造。隧址区发育的岩溶形态极为丰富,地表岩溶形态以石芽、漏斗、溶蚀洼地、溶沟、峰丛、槽谷为主,地下岩溶形态以溶隙、竖井、落水洞、溶洞为主。

难点二:两次重大突水的生死考验。 五指山隧道主要涌水位置有5处。其中,进口段的“8.6”断层突水和出口段的膏溶角砾岩突水最为严重,突水量巨大,给隧道施工和隧址区环境带来严重影响。突水灾害不仅严重威胁施工人员安全,也对隧道施工进度构成了严峻挑战。

针对岩溶发育及突水灾害,学术研究团队采用径流模数法、年降雨有效渗入时间系数法及地下水动力系数法对各区段隧道涌水量进行了计算,并对隧道贯通前后涌水动态变化进行了系统分析。这些研究成果为隧道施工中的涌水防控提供了理论支撑。

面对8条断层和两次重大突水的极限挑战,建设者严格遵循“先探后掘”的施工原则,采用超前地质预报手段提前探明前方地质状况,通过变更设计和施工方法穿越断层带。针对岩溶发育区段,采取注浆加固和综合排水措施,有效控制了突水灾害的影响。

四、技术创新:无砟轨道首件工程的全国标杆

五指山隧道的成功建设,离不开一系列技术创新。

CRTSⅠ型双块式无砟轨道首件工程。 隧道铺设的CRTSⅠ型双块式无砟轨道由钢轨、扣件、双块式轨枕、道床板组成,具有整体性强、稳定性高、耐久性好等优点。中铁隧道局在施工过程中坚持“精细化管理、标准化作业、合理化配置”三原则,针对“精度、质量、进度”指标不断优化施工工艺与方案。首件工程于2013年3月顺利通过铁道部评估,为南广铁路后续无砟轨道施工作业提供了指导性作用。

斜井分段施工与超前地质预报。 五指山隧道采用的斜井施工作业方式,通过在长隧道横面上另挖短隧道,利用交界处对长隧道进行分段同时施工,有效破解了12公里超长隧道的施工困局。配合地质超前预报技术,在钻爆开挖中提前探明前方地质状况,确保了复杂地质条件下的施工安全。

岩溶涌水综合防控技术。 针对岩溶发育区段和断层破碎带,形成了从超前地质预报到注浆加固、综合排水的成套处治技术体系,为隧道安全穿越岩溶强涌水区提供了技术保障。

五、战略价值:南广铁路的“咽喉”工程

五指山隧道是南广铁路全线最长的隧道。作为国家Ⅰ级双线电气化铁路,南广铁路全线577.1公里,其远景运输能力为货运量2000万吨/年,日开行客车110对。五指山隧道作为全线最长隧道,其贯通为南广铁路2014年12月26日全线开通运营扫清了最大障碍。

南广铁路是国家《中长期铁路规划》和《国家铁路“十一五”规划》的重要项目,是连接祖国西南与华南的快捷大通道。它的开通,使南宁至广州的铁路运行时间由原来的11小时大幅缩短至3小时以内。五指山隧道以12.2公里的长度和全线最长隧道的殊荣,成为这条连接西南与华南的钢铁大动脉上最关键的节点工程。