鹰鹞山隧道:准朔铁路11.57公里“全线第二长隧”的率先贯通

2011年9月22日凌晨,随着最后一声炮响在山西朔州平鲁区的大山深处回荡,准朔铁路全线第二长隧——鹰鹞山隧道胜利贯通。这座全长11.572公里的单线铁路隧道,是准朔铁路的重点控制性工程,也是内蒙古准格尔、山西朔州两大煤田运输大动脉的咽喉工程。隧道位于海拔1600米的黄土高原,穿越老黄土夹卵石强富水地层,涌水量大、围岩自稳性差、易坍塌,施工难度极大。自2008年4月8日开工以来,中铁十二局的建设者们历时三年多艰苦鏖战,以全线首个贯通的优异成绩,为这条蒙晋煤炭外运大通道铺平了道路。

一、工程概况:横亘黄土高原的11.57公里“第二长隧”

鹰鹞山隧道位于山西省朔州市平鲁区,地处准朔铁路平鲁西站和南坪站之间。隧道的主要技术参数:

 
 
项目 数据
全长 11572米(约11.57公里)
全线排名 准朔铁路第二长隧
隧道类型 单线铁路隧道
最大埋深 378米
所属线路 准朔铁路(正线全长215公里)
开工时间 2008年4月8日
贯通时间 2011年9月22日
施工周期 约3年半
承建单位 中铁十二局集团

准朔铁路正线全长215公里,是连接内蒙古准格尔与山西朔州的重要煤运通道。线路行经山西省朔州市、忻州市,内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗,以及陕西省榆林市府谷县北部边缘,地处蒙、晋、陕毗邻接壤之地。全线共有六狼山(15175米)、鹰鹞山(11572米)和卧龙山(11921米)三座长大隧道,鹰鹞山隧道位列第二。隧道通过地段为该地区最高虎头山的边缘,虎头山最高高程为1898米,最大深埋378米。

二、建设历程:全线率先贯通的“三年攻坚”

2008年4月8日,鹰鹞山隧道正式开工建设。作为准朔铁路重点控制性工程,隧道位于海拔1600米的黄土高原,施工条件极为恶劣。为破解11.57公里超长隧道的施工困局,施工人员分别从进、出口和3个斜井同时掘进,斜井总长达2260米。

隧道正洞和斜井大部分为湿陷性黄土地质构造,涌水量大,围岩易失稳变形,对施工构成严重威胁。面对老黄土夹卵石强富水地层、围岩自稳性差、易坍塌、涌水量大等重重困难,中铁十二局的建设者们展开了持续三年多的艰苦鏖战。

2011年9月22日凌晨,鹰鹞山隧道胜利贯通。作为准朔铁路三座10公里以上特长隧道中首个贯通的隧道,它的贯通标志着蒙晋煤炭外运大通道建设取得了重要突破。准朔铁路全线于2019年1月2日正式建成通车。

三、攻坚难点:湿陷性黄土与富水地层的“双重封锁”

鹰鹞山隧道地处黄土高原腹地,其建设面临两大核心挑战的高度叠加。

(一)湿陷性黄土与强富水地层——“老黄土夹卵石”的致命组合

鹰鹞山隧道正洞和斜井大部分为湿陷性黄土地质构造。湿陷性黄土遇水后结构迅速破坏,产生显著的附加沉降,极易引发地表沉陷和洞顶坍塌。隧道所穿越的黄土中不仅富含地下水,还夹杂着孤石。“老黄土夹卵石强富水地层”的特殊地质条件,使围岩自稳性极差、极易坍塌,对施工安全构成了持续威胁。

(二)涌水量大——“水帘洞”中的极限排水

隧道地下水极为发育,涌水量大。在富水条件下,黄土围岩的湿陷性被进一步放大,施工中随时面临突水突泥的风险。如何有效控制地下水、防止围岩失稳变形,成为贯穿施工全过程的核心难题。

四、技术创新:从“微差减震静态爆破”到“单线特长隧道快速施工”

面对湿陷性黄土与富水地层的双重封锁,中铁十二局的建设者与科研团队展开了一系列技术创新。

“管预支、分部开挖、随挖随护、勤排水、喷闭支撑”的黄土段施工原则。 针对上导V级围岩黄土富水段,施工采用“管预支、分部开挖、随挖随护、勤排水、喷闭支撑”的综合措施。下导软岩则采用“微差减震、静态爆破、支护紧跟、闭合成环”的施工方法。这一工法有效解决了土石分界段施工的难题。

上部弧形导坑预留核心土台阶法。 在黄土地段采用上部弧形导坑预留核心土台阶法,以人工配合机械开挖,机械选用短臂挖机,必要时辅以弱爆破。这一方法最大限度减少了对黄土围岩的扰动,有效控制了坍塌风险。

Ⅲ级围岩周边眼光爆控制技术。 使周边眼设置、炮眼水平高度、周边眼外插角得到有效控制,取得了最大超挖量小于7厘米的好成绩。这一精度在当时同类隧道施工中处于领先水平。

变截面衬砌台车——“一车多用”的创新装备。 项目部研制出变截面衬砌台车,实现“一车多用”,解决了因隧道空间狭窄组装干扰大的难题,既加快了施工速度,又节省了开支。

边沟电缆槽整体浇筑一次成型。 在边沟电缆槽施工中,提出对混凝土实行整体浇筑、一次成型的施工理念和方法,有效解决了传统分次浇筑中工艺复杂、效率低下、混凝土实体施工缝多且易开裂、外观质量差等问题。

五、科研硕果:从省部级二等奖到六项国家专利

鹰鹞山隧道的成功建设,凝聚了丰硕的科研成果。项目部研发的《鹰鹞山特长复杂地质隧道施工关键技术》,获评中国铁道建筑总公司科学技术二等奖、山西省科技进步二等奖,并获国家实用新型专利6项、省部级工法2项。这些成果在鹰鹞山隧道施工中得到了广泛应用,使鹰鹞山隧道在准朔线三座10公里以上特长隧道中率先贯通,有效规避了不良地质地段的施工及运营风险。

2014年,该技术成果再获殊荣,被评为中国质量评价协会科技进步二等奖。

六、战略价值:蒙晋煤炭外运大通道的“咽喉”工程

鹰鹞山隧道是准朔铁路的重点控制性工程,也是内蒙古准格尔、山西朔州两大煤田运输大动脉的咽喉工程。准朔铁路是我国“十二五”规划的重点工程,是大秦铁路的补给线。

鹰鹞山隧道的率先贯通,为准朔铁路全线建设赢得了宝贵时间。准朔铁路建成后,使我国煤炭主产地内蒙古、山西、陕西等地区的路网结构更加完善,缓解了内蒙古煤炭外运能力的严重短缺和既有线北同蒲铁路煤炭运力不足的突出矛盾。自2019年1月2日正式运营以来,这条铁路与六狼山、卧龙山隧道共同构成了准朔铁路的隧道群,三座长大隧道均为无砟道床。鹰鹞山隧道长轨于2017年3月铺设完成,至今日复一日地承载着蒙西、晋北煤炭外运的重任。

鹰鹞山隧道以11.57公里的长度和全线第二长隧的殊荣,成为这条连接蒙晋陕的能源大动脉上最关键的节点工程。