神农隧道：郑太高铁“太行山断层带”的两年半攻坚

2019年1月18日，随着最后一声炮响在太行山深处回荡，郑太高铁（原太焦高铁）地质最复杂、施工难度最大的高风险特长隧道——神农隧道顺利贯通。这座全长11.54公里的单洞双线隧道，位于山西省长治市境内，是郑太高铁全线重点控制性工程。自2016年6月开工以来，中铁隧道局1200余名员工历经900多个昼夜的艰苦鏖战，成功穿越了425米采空区、360米煤层及采空区、瓦斯、陷落柱、岩溶、断层等太行山断层支离破碎的复杂地质带。2019年1月18日，这座郑太高铁10公里以上特长隧道中贯通的首条隧道为全线通车扫清了最大障碍，2020年12月12日郑太高铁全线正式开通运营。神农隧道以全线“地质最复杂、风险最高、施工难度最大”隧道的殊荣，成为这条纵贯太行山的钢铁大动脉上最关键的节点工程。

一、工程概况：穿越太行山断层破碎带的11.54公里“头号工程”

神农隧道位于山西省长治市境内，是郑太高铁（原太焦高铁）全线开工最早、地质最复杂、风险最高、施工难度最大的高风险特长隧道。2016年6月16日，太焦城际铁路的开工典礼在中铁隧道局集团承建的神农隧道出口举行，作为全线先期开工工程。

隧道穿越采空区、煤层、瓦斯、陷落柱、岩溶、断层等不良地质，最大埋深327米，最小埋深仅9.4米。隧道长距离浅埋下穿5个村庄，沿线采空区、有害气体、岩溶、陷落柱等不良地质分布广泛，多处为Ⅱ类高风险区，施工难度极大。项目中标价8.23亿元。

二、攻坚难点：太行山断裂带的“六重地质封锁”

神农隧道地处太行山断层支离破碎的破碎地质带，其建设面临六重核心挑战的高度叠加。每一类不良地质单独出现都足以让普通隧道工程陷入困境，而六类地质风险的叠加使施工安全风险呈几何级数增加。

（一）425米采空区与360米煤层及采空区——“地下迷宫”的步步惊心

隧道穿越425米采空区和360米煤层及采空区。采空区地下存在大量未充填的空洞，施工中稍有不慎就可能引发大规模塌陷，对施工安全构成致命威胁。采空区等不良地质且部分区段存在岩溶，施工过程中可能存在突泥涌水、围岩失稳、大变形等地质问题，施工风险很高。采空区的施工程序非常繁琐，首先要通过TSP红外探测器等设备来预判前方地质，发现不良地质后及时调整施工方案。

（二）煤层与瓦斯——“隐形炸弹”的生死穿越

隧道穿越煤层及瓦斯地层。瓦斯积聚风险极高，瓦斯爆炸具有毁灭性的破坏力，施工中的通风防爆管理必须贯穿施工全过程。隧道穿越的煤层与采空区相互交织，使瓦斯分布更加难以预测。

（三）陷落柱与岩溶——“地质突变”的致命风险

隧道穿越陷落柱、岩溶等不良地质。陷落柱是岩溶地层中因溶蚀塌陷形成的柱状破碎带，内部岩体极为破碎，遇水后极易发生突泥涌水。岩溶发育区溶洞、溶蚀裂隙密布，稍有不慎就可能遭遇突水突泥灾害。

（四）断层破碎带——断裂带上的“步步惊心”

隧道穿越太行山断层支离破碎的破碎地质带。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。

（五）长距离浅埋下穿5个村庄——地表沉降的“毫米级”控制

隧道最小埋深仅9.4米，长距离浅埋下穿5个村庄。在如此浅的埋深下进行大断面开挖，地表沉降控制要求极为苛刻。施工稍有不慎就可能引发地表塌陷，对村民房屋和人身安全构成直接威胁。下穿村庄段必须将沉降控制在毫米级精度以内，对施工技术提出了极高要求。

（六）900个昼夜与高风险管理的极限考验

自2016年6月开工以来，中铁隧道局1200余名员工在900多个昼夜中，与六重不良地质展开了一场持续两年半的地下鏖战。隧道自开工之日起便面临工期紧、任务重、风险高的多重压力，每一米掘进都是在高风险环境中的极限挑战。

三、技术创新：从“防空洞预警装置”到“16项新工装”

面对太行山断裂带的六重地质封锁，中铁隧道局的建设者展开了一系列技术创新，自主研制了16项新工装和新工艺。

（一）隧道拱顶防空洞预警监测装置

衬砌后空洞是隧道施工的常见问题。担负神农隧道进口工区的中铁隧道集团创新工作小组研发了防空洞装置——在拱顶设置自制的压力开关，联通外面的警示灯。当混凝土打到拱顶位置，如果到达触发了压力开关，警示灯亮起，则说明拱顶混凝土已经注满；如果警示灯没亮，则说明存在空洞。这一装置有效解决了衬砌空洞这一隧道质量通病。

（二）自动喷淋养护系统与接触网槽道安装工艺

施工团队自主研制了自动喷淋养护系统和接触网槽道安装工艺。自动喷淋养护系统通过对已浇筑混凝土进行持续喷雾养护，有效防止了混凝土开裂，确保了衬砌质量。接触网槽道安装工艺则解决了隧道内电气化设施安装的精度问题。

（三）大型机械化配套与二次衬砌施工成套技术

中铁隧道局集团神农隧道项目经理孟国基介绍，面对施工中遇到的各项难题，项目部采用最先进的大型机械化配套和二次衬砌施工成套技术，确保了隧道掘进速度和施工质量。大型机械化配套使钻孔、支护、喷锚、衬砌等全工序实现了机械化作业，大幅提升了施工效率和安全水平。

（四）无砟轨道整体道床施工技术

神农隧道内道床施工采用的是无砟轨道整体道床施工技术。无砟轨道是采用混凝土、沥青混合料等整体基础取代散粒碎石道床的轨道结构，是当今世界先进的轨道技术。无砟轨道具有整体性强、稳定性高、耐久性好等优点，能持久保持轨道几何尺寸。

（五）“先探后掘”的超前地质预报体系

针对采空区、煤层、瓦斯、陷落柱等不良地质的密集分布，施工团队建立了以超前地质预报为先导的施工管理体系。通过TSP红外探测器等设备预判前方地质，发现不良地质后及时调整施工方案。这一体系使建设者能够在不良地质来临前提前预判，有效降低了地质灾害风险。

四、战略价值：郑太高铁的“咽喉”工程

神农隧道是郑太高铁10公里以上特长隧道中贯通的首条隧道。郑太高铁全长约360公里，设计时速250公里，是我国“八纵八横”高速铁路网呼和浩特至南宁通道的重要组成部分。

神农隧道的贯通，标志着郑太高铁建设取得重大突破。2019年1月18日隧道贯通后，全线进入铺轨和后续施工阶段。2020年12月12日，郑太高铁全线正式开通运营。

这条高铁通车后，太原至郑州的动车不再绕行石家庄方向，运行时间由原来的4小时缩短至2小时左右。郑太高铁打通了太行山瓶颈，将山西与中原经济区紧密连接，对于完善国家高速铁路网布局、促进区域经济社会协调发展具有重要意义。神农隧道以11.54公里的长度和全线“地质最复杂、风险最高、施工难度最大”隧道的殊荣，成为这条纵贯太行山的钢铁大动脉上最关键的节点工程。