如意隧道：浩吉铁路11.9公里“蒙陕第二长隧”的990天攻坚

 2018年6月27日21时58分，在陕西延安宜川县的黄龙山区深处，经过990天艰难奋战，中铁一局四公司承建的蒙华铁路（后更名浩吉铁路）蒙陕段第二长隧道——如意隧道正式贯通。这座全长近12公里的单洞双线隧道，位于革命老区延安境内，穿越陕北地区特有的泥岩、砂岩互层地质，高地应力、管涌等世界性难题交织叠加。自2015年10月正式掘进以来，建设者克服了前期工地无电、无水、无通信信号的多重困难，成功解决了洞内通风难度大、高温施工等难题，战胜了突发涌水，独头掘进到达4500米。如意隧道的贯通，为这条世界上一次性建成里程最长的重载铁路按期通车扫清了关键障碍。

一、基本概况与工程数据

如意隧道位于陕西省延安市宜川县境内，进口位于寿峰乡桌里村，出口位于集义镇郭东村。隧道的主要技术参数：

如意隧道是蒙华铁路（浩吉铁路）蒙陕段八个重要控制性工程之一，也是蒙陕段第二长大隧道。隧道位于陕西省延安市宜川县境内的黄龙山区，为中低山区，峰峦耸峙，沟谷纵横，地形起伏较大。冬季漫长且温度较低，历年最低值达零下23℃，雨雪天气较多。山路崎岖，物资运输困难，环保及文明施工要求高。

二、重载铁路的特殊性：单洞双线的“超级通道”

如意隧道为单洞双线隧道，这一设计在重载铁路隧道中具有特殊的技术要求。与普通铁路隧道不同，重载铁路隧道需要承受远高于常规列车的轴重和冲击荷载。

浩吉铁路是世界上一次性建成并开通运营里程最长的重载铁路，全长1813.5公里，北起内蒙古鄂尔多斯乌审旗浩勒报吉站，终点到达江西吉安站，途经7个省区，设计为国铁一级铁路，规划设计年输送能力2亿吨以上。作为“北煤南运”国家战略运输通道，浩吉铁路全线共有229座隧道，总长468.5公里，其中10公里以上的特长隧道10座。如意隧道作为蒙陕段第二长隧，以近12公里的长度位列其中。

如意隧道为单洞双线设计，这一结构在隧道开挖断面、支护体系、衬砌厚度等方面均有别于普通单线隧道。更大的开挖跨度意味着更复杂的围岩稳定性控制，对支护参数的选取和施工工艺的精度提出了更高的要求。

三、攻坚难点：陕北“泥岩-砂岩”互层的世界级挑战

如意隧道所处地段地下围岩为陕北地区特有的地质泥岩、砂岩互层。这一地质构造给隧道施工带来了极大的安全风险：

1. 泥岩与砂岩水平互层——超挖控制的“头号难题”。 如意隧道整体洞身多为砂岩、泥岩互层，且呈水平状分布。隧道洞身刚好与岩层平行布置，给施工带来极为不利的影响。在水平层状围岩中进行钻爆开挖，爆破后岩体极易沿层理面发生超挖，超挖控制难度极高。建设者需要通过现场科研实验取得科学数据，依此确定掘进方案，顺利通过水平砂、泥岩不利组合和大变形地段。

2. 高地应力与管涌——隐蔽的“地下杀手”。 如意隧道面临着高地应力和管涌等世界性难题。在高地应力环境下，软弱围岩极易发生塑性流变，常规支护结构面临严峻考验，管涌灾害则可能引发突水突泥，严重威胁施工安全。2017年4月，出口与3号斜井正洞区间受到“高地应力不良地质”阻碍。在业主、设计单位等各级领导的支持下，进行专项课题研究，结合现场实际状况采取“刚性支撑和柔性支护”的原则进行施工，消除了安全隐患。

3. 穿越新黄土地段与断层带。 隧道进口DK466+975～DK467+455段穿越新黄土地段，风险等级高，施工难度大。新黄土具有湿陷性，遇水后结构迅速破坏，极易引发地表沉陷和洞顶坍塌。隧道整体穿越4条断层，围岩破碎、地下水发育，每穿越一条断层都面临坍塌和涌水的高风险。

4. 冬季严寒与物资运输困境。 如意隧道地处黄龙山区，冬季漫长且温度较低，历年最低值达零下23℃。低温环境下混凝土养护周期延长，机械设备运行效率下降。山路崎岖，物资运输困难，水泥、钢材、砂石料等大宗物资的运输受阻，严重制约施工进度。

5. 独头掘进4500米的极限挑战。 施工过程中，建设者成功战胜了突发涌水，独头掘进到达4500米。独头掘进意味着物料运输、通风排烟、人员进出全部依赖单一通道，随着掘进距离增加，施工效率呈几何级数下降。

四、技术创新：从“微台阶法”到“两紧跟”的工法突破

如意隧道的成功建设，离不开一系列技术创新与管理突破。

1. “微台阶法”与“两紧跟”措施。 在应对软弱围岩导致的掘进困难中，中铁一局采用“微台阶法”，开挖后快支护、快封闭成环。推行初期支护格栅钢架紧跟掌子面、仰拱及时封闭成环紧跟下台阶的“两紧跟”措施。这一工法有效控制了软弱围岩的变形，确保了施工安全和质量。

2. 信息化监控量测体系。 优化超前地质预报，把监控量测纳入工序管理，建立信息化平台，严格控制监控量测。通过实时监测围岩变形数据，动态调整支护参数和施工方案，实现了“岩变我变”的精准应对。

3. 机械化配套作业。 全面使用混凝土湿喷机械手、全液压自行式仰拱栈桥等先进设备。湿喷机械手提高了喷射混凝土的效率和质量，降低了粉尘浓度；全液压自行式仰拱栈桥实现了仰拱施工与开挖作业的平行流水作业，大幅缩短了工序衔接时间。采用二次衬砌分窗浇筑及带模注浆工艺，确保了衬砌质量。

4. GBDT算法与地应力预测。 研究团队提出使用GBDT算法与三维数值模拟相结合的方法，对如意隧道工程范围内岩体的区域地应力状态进行预测与模拟，实现对区域地应力水平更贴近现实情况的预测和评估。研究结论表明，GBDT算法与传统回归分析方法相比精度更高。

五、生态保护：在国家级自然保护区修建“生态路”

如意隧道地处革命老区延安，属于延安黄龙山褐马鸡国家级自然保护区，植被茂盛。项目部贯彻修建一条“生态路”的要求，开工伊始，绿色环保施工和施工计划同步制定、同时部署、协调推进。

减少生态干扰的具体措施：

• 取消2号斜井，减少弃渣占地。 通过工期分析优化，取消了设计中的如意隧道2号斜井，减少弃渣占用林业用地60余亩。

• 洞渣资源化利用，再减90亩。 把砸石机破解后的小隧道洞渣作为路基填料，减少弃渣占用林业用地90余亩。

• 先挡后弃、随弃随复耕。 对所有弃渣区“先挡后弃、随弃随复耕”，有效降低了对生态的干扰。

合计减少弃渣占用林业用地达150余亩，实现了工程建设与生态保护的协调发展。

施工废水综合治理。 在施工废水处理方面，以如意隧道1~4#斜井施工废水综合治理为例，详细论述了对废水处理场的规划、废水处理的方式以及处理后排放的指标，保证了对库区水体环境的零污染。

六、施工纪实：从“三无”到“如意”贯通的990天

2015年10月，如意隧道开始掘进。全体参建人员克服了施工前期工地无电、无水、无通信信号的多重困难。为了让运送施工材料的运输车通过狭窄的山路，他们用吊车吊起运输车尾部原地转弯。

2017年11月，经过全体员工2年的不懈努力，如意隧道进口到1#斜井进口端提前100天完成施工任务，精准贯通。如意隧道1#斜井纵坡大、排水难、出渣慢、大电供应不足。面对如此多的施工困难，项目部的提前贯通“不得不令人激动”。

2018年4月4日，如意隧道出口与3号斜井正洞实现贯通，历时880天。这是继2017年11月进口与1号斜井贯通后的又一个节点胜利。

2018年6月27日21时58分，工人们激动地拥抱、欢呼。历时990天艰难奋战，如意隧道正式贯通。彼时，如意隧道已累计开挖支护11240米，主体隧道施工任务仅剩1号与3号斜井680米开挖区间。

七、战略价值：浩吉铁路的“蒙陕咽喉”

如意隧道是浩吉铁路蒙陕段控制性工程之一。浩吉铁路（原蒙西华中铁路）全长1813.5公里，是世界上一次建成并开通运营里程最长的重载铁路。

作为国家“北煤南运”战略运输通道，浩吉铁路的建成通车，将进一步完善我国“北煤南运”路网布局，提高蒙陕甘宁地区煤炭资源输出效率，保障鄂湘等华中地区能源供应。这条铁路是继大秦铁路之后，第二条重载能源运输大通道，也是深化铁路建设改革、拓展铁路投融资渠道的示范性工程。如意隧道以近12公里的长度和蒙陕段第二长隧的殊荣，成为这条纵贯南北的能源大动脉上最关键的节点工程之一。