2019年1月23日上午9时58分,随着最后一辆装满洞渣的运渣车驶出隧道口,衢宁铁路全线最后一座4公里以上长大隧道——仙岩隧道顺利贯通。这座全长11729.5米的单线铁路隧道,位于福建省南平市与建瓯市交界处,是衢宁铁路全线四座重点控制性隧道工程之一,也是中铁六局集团承建的最长单线铁路隧道。隧址区域地质构造复杂,共穿越6条断层、4条节理密集带、4条不整合接触带、8170米的高地应力段和7625米的高地温段。自2016年初开工建设以来,900余名建设者历时1143天艰苦鏖战,在最高45.6℃的“地下火炉”中成功攻克了高地温、高地应力、岩爆、突泥涌水等多重世界级难题。仙岩隧道的贯通,标志着衢宁铁路建设取得突破性进展,为这条连接浙西南与闽东北的钢铁大动脉2020年9月开通运营铺平了最后一段道路。
一、基本概况:横亘闽北武夷山区的11.7公里地下长龙
仙岩隧道位于福建省南平市与建瓯市交界处,地处闽北武夷山区。隧道的主要技术参数:
| 项目 | 数据 |
|---|---|
| 全长 | 11729.5米(约11.73公里) |
| 隧道类型 | 单线铁路隧道 |
| 设计时速 | 160公里/小时 |
| 铁路等级 | 国家I级单线 |
| 辅助斜井 | 韭子坑斜井(全长1228米) |
| 斜井正洞施工 | 4.8公里 |
| 贯通时间 | 2019年1月23日 |
| 施工周期 | 1143天 |
| 参建人数 | 900余人 |
| 承建单位 | 中铁六局集团 |
仙岩隧道所在的衢宁铁路正线全长约366.5公里,北起浙江省衢州市,终至福建省宁德市,共设15个车站。全线新建隧道众多,其中3公里以上的长大隧道有3座。仙岩隧道作为全线四座重点控制性隧道工程之一,也是福建段最后一座贯通的4公里以上长大隧道,其施工进度直接关系到全线通车节点。
为破解近12公里超长隧道的施工困局,隧道设置了全长1228米的韭子坑斜井作为辅助坑道。2016年11月20日12时许,韭子坑斜井提前8天进入正洞,自此该隧道所有作业面全部打开,全面展开正洞施工。由此斜井内将展开4.8公里的正洞施工。
二、攻坚难点:闽北“地质博物馆”的六重封锁
仙岩隧道地处闽北武夷山区,地质构造极为复杂。隧址区域共穿越6条断层、4条节理密集带、4条不整合接触带。隧道含有高地温、高地应力、突泥涌水等多种不良地质,具有自稳能力差、易碎裂、易变形、易冒水突泥、易塌方、易岩爆、高地温等特点。其建设面临六重核心挑战的高度叠加。
第一重:8170米高地应力段——千米埋深下的“地下杀手”。 隧道共穿越8170米的高地应力段。在如此巨大的地应力作用下,软弱围岩极易发生塑性流变,常规支护结构面临严峻考验。高地应力引发岩爆频发,石块从洞壁突然弹射而出,对施工人员安全构成致命威胁,成为隧道施工中最大的安全风险之一。
第二重:7625米高地温段——45.6℃的“地下火炉”。 隧道共穿越7625米的高地温段。隧道内最高温度达45.6℃。在如此高温高湿的环境中,施工人员每工作不到两小时就必须轮换休息,作业效率大幅下降。即便是冬天,洞内操作不一会儿衣服就被汗水湿透。
第三重:6条断层与4条节理密集带——断裂带上的“生死穿越”。 隧道穿越6条断层、4条节理密集带。断层破碎带内岩体破碎、地下水发育,每穿越一条断层都面临坍塌和涌水的高风险。节理密集带则进一步加剧了围岩的破碎程度,使支护难度成倍增加。
第四重:单线小断面——大型机械难以施展的“空间困局”。 仙岩隧道为单线铁路隧道,断面狭小。在如此狭窄的空间中,大型机械化设备难以全面施展,很大程度上依赖人力和小型机具作业,施工组织难度远超双线隧道。单线隧道独头掘进距离长,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。
第五重:大坡度斜井与长距离独头掘进——通风排烟的极限挑战。 韭子坑斜井全长1228米,坡度大。单线铁路隧道断面狭小,尤其对于设置大坡度斜井辅助坑道的长距离独头掘进施工期间,通风极为困难。隧道通风方式选择及通风效果直接关系到施工进度、作业人员身体健康和工程施工造价。
第六重:施工环境干扰大、交通运输条件差、电力供应不足。 900余名建设者历时1143天,先后克服了施工环境干扰大、交通运输条件差、电力供应不足等重重困难。闽北山区地形复杂,物资运输极为不便,电力供应难以保障,进一步加剧了施工难度。
三、技术创新:从“6步CD开挖法”到“单月240米”的速度突破
面对六重地质封锁的极限挑战,中铁六局展开了一系列技术创新与管理突破。
6步“CD开挖法”的工法优化。 面对复杂的地质条件,施工团队应用了中国铁路总公司隧道衬砌施工全套工装工艺,优化了以“短进尺、弱扰动、强支护、快成环、紧封闭、勤量测”为原则的6步“CD开挖法”。CD法(中隔墙法)通过将大断面分割为多个小断面分部开挖、及时支护,有效控制了围岩变形和地表沉降,在单线小断面隧道的狭窄空间中实现了安全高效掘进。
联合专家组的技术支撑。 为攻克施工难题,集团公司与业主、设计、监理等单位联合成立了仙岩隧道专家组,多次深入施工现场考察交流、优化施工方案、给予技术指导。专家组的全程介入,为隧道在极端复杂地质条件下的安全施工提供了坚实的技术保障。
质量安全红线的严格管控。 施工中加强质量安全红线管理,严把隧道质量、工程验收、问题整改等关键环节,有效防范了工程安全、质量、进度、稳定等问题。
科研成果与施工速度的双重突破。 900余人的专业施工队伍历时1143天,完成了单线特长铁路隧道快速施工技术科研课题研究,形成一批重要的科研成果。创造了单月开挖衬砌隧道双进尺240米的新速度,为特长铁路隧道复杂地质条件下施工积累了丰富的技术和管理经验。
单线隧道长距离独头掘进通风技术。 针对单线铁路隧道断面狭小、大坡度斜井辅助坑道长距离独头掘进施工期间通风极为困难的特点,施工团队对仙岩隧道斜井工区大里程工点通风进行了系统方案研究,并对关键技术与管理措施进行了总结归纳,为类似工程提供了宝贵的施工参考。
四、工程荣誉:全线“首个标准化工地”的标杆工程
仙岩隧道的成功建设,为中铁六局赢得了多项荣誉。
工程建设过程中,中铁六局共创新施工工法4项,取得专利9项、QC成果1项。承建的仙岩隧道荣获全线 “首个标准化工地” 称号。这一荣誉的获得,标志着仙岩隧道在标准化管理、安全质量控制、文明施工等方面均达到了全线领先水平,成为衢宁铁路隧道施工的标杆工程。
这些施工成果也为中铁六局在特长铁路隧道复杂地质条件下施工积累了丰富的经验。
五、战略价值:衢宁铁路的“咽喉”工程
仙岩隧道是衢宁铁路全线四座重点控制性隧道工程之一。衢宁铁路正线全长约366.5公里,北起浙江省衢州市,终至福建省宁德市,途经龙游、遂昌、松阳、龙泉、庆元进入福建,经松溪、政和、建瓯东、屏南、周宁引入宁德。
仙岩隧道的贯通,标志着衢宁铁路建设取得突破性进展。隧道贯通后,衢宁铁路的全线铺轨即将开始。2020年9月27日,随着“复兴号”家族的新成员——动力集中复兴号动车组“绿巨人”列车从浙江庆元站驶出,衢宁铁路全线正式通车运营。自此,闽东北与浙西南通过铁路正式“牵手”,结束了福建省松溪、政和、屏南、周宁等县市不通铁路的历史。
仙岩隧道以11729.5米的长度和全线四座重点控制性隧道之一的殊荣,成为这条连接浙西南与闽东北的钢铁大动脉上最关键的节点工程。它的贯通,对于改善浙西南闽东北沿线地区交通运输环境,带动沿线矿产、旅游等资源开发,促进浙西南及闽东北部地区经济社会发展具有重要的意义。
