2020年5月17日,随着最后一声炮响在山西晋中太谷区的群山深处回荡,由中铁十局承建的郑太高铁(太焦段)全线四座高风险隧道之一——太谷隧道安全顺利贯通。这座全长11.497公里的双线高铁隧道,穿越28条断层、8处溢出泉和流塑粉砂层,最大日涌水量达6.5万立方米。自2016年10月进场以来,建设者历经1280个日夜的艰苦鏖战,以单日开挖34.5米、单月掘进847.6米的纪录,实现了建设过程“零事故”。太谷隧道的贯通,标志着太焦高铁全线隧道正式连通,为2020年12月12日郑太高铁全线通车运营奠定了坚实基础。
一、工程概况:横亘晋中平原的11.497公里“高风险隧道”
太谷隧道位于山西省晋中市太谷区里美庄村东南部,是郑太高铁(太焦段)全线的重点控制性工程。隧道的主要技术参数:
| 项目 | 数据 |
|---|---|
| 全长 | 11.497公里(约11.5公里) |
| 隧道类型 | 双线高铁隧道 |
| 设计时速 | 250公里/小时 |
| 风险等级 | 全线四座高风险隧道之一 |
| 开工时间 | 2016年10月 |
| 贯通时间 | 2020年5月17日 |
| 施工周期 | 1280天 |
| 承建单位 | 中铁十局七公司 |
太谷隧道所在的郑太高铁(太焦段)全长372公里,设计时速250公里。线路走行范围内山区长度达239公里,桥隧比例高达74.8%。全线共需开挖39条隧道,其中5条长度超过一万米。太谷隧道作为全线四座高风险隧道之一,其施工进度直接关系到整条铁路的通车节点。
二、攻坚难点:28条断层与“进一退二”的致命魔咒
太谷隧道地处多方向的断裂及褶皱组合地带,地质构造活动极为强烈。其建设面临三大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,而三类风险的叠加使施工安全风险呈几何级数增加。
(一)28条断层与8处溢出泉——断裂带上的“步步惊心”
隧道施工区域穿越28条断层,存在8处溢出泉和流塑粉砂层。断层破碎带内岩体破碎、地下水极为发育,每穿越一条断层都面临坍塌和涌水的高风险。28条断层意味着建设者平均每掘进约410米就要穿越一条断层,施工如履薄冰。全隧岩层粘结力较差,极易造成现场施工坍塌、突泥、突水等高风险多发。
(二)日涌6.5万立方米与“进一退二”的死亡倒逼
隧道最大日涌水量达6.5万立方米——相当于每天涌出约32个标准游泳池的水量。更致命的是涌砂涌水的反复侵袭。“由于地质构造复杂,隧道内涌砂涌水情况频发,有时前一天进尺1米,第二天涌砂涌水又退回2米,严重时1号斜井涌泥砂达30多米。”中铁十局太焦项目总工程师邬海波说。每向前掘进一米都面临被涌砂涌水“吞回”的威胁。
(三)高风险隧道与工期压力——1280天的极限考验
太谷隧道被列为太焦高铁全线四座高风险隧道之一。隧道地处地质构造活动强烈带,岩体极其破碎且富水,现场施工坍塌、突泥、突水等高风险多发。隧道全长超11公里,仅靠进出口两端掘进远远不够,施工组织和物流调配难度极大。设计变更、疫情防控等多重因素叠加,使工期压力贯穿施工全过程。
三、技术创新:从“24小时零衔接”到“地表袖阀管深孔注浆”的系统突破
面对28条断层与6.5万立方米日涌水的双重封锁,中铁十局的建设者展开了一系列技术创新。
“24小时工序无缝衔接”——全国领先的快速掘进体系。 项目部进场后,在保证安全的基础上快速推进现场施工生产,实现“24小时”工序无缝衔接。全体参建者昼夜施工,工序“零”衔接作业。2020年疫情期间,项目部在做好疫情防控的同时挂图作业、倒排工期,累计投入各类机械设备399台套,细分600多个节点,全线1200余名施工作业人员24小时紧盯现场,确保“问题不出洞”“方案在现场”。凭借这一高效组织模式,隧道创造了正洞单日开挖突破34.5米、III级围岩单月累计进尺157.4米、正洞单月掘进847.6米的纪录。
国内罕见的130米地表袖阀管深孔注浆——从山顶“梅花”型注入2万立方米。 针对隧道进口端~1#斜井小里程剩余未开挖段的复杂地质,项目部采用地表定向大口径深孔注浆工法(DDD工法)。130米的地表袖阀管深孔注浆为国内罕见,从山顶以“梅花”型注入2万余立方米注浆料。这一技术通过在地表打孔注浆,从上方对隧道开挖面前方的松散围岩进行预加固,有效降低了洞内开挖时的坍塌和涌水风险。
超前大管棚与帷幕注浆——“先探后固”的精准防控。 针对28条断层和流塑粉砂层的密集分布,施工团队采取超前大管棚、帷幕注浆等有效施工措施。超前大管棚在开挖面前方打入钢管并注浆,形成“伞状”保护层;帷幕注浆则对富水断层带进行系统加固。二者相结合,有效控制了围岩变形和地下水涌入。
动态调整与科技攻关——“岩变我变”的科学管理。 项目部在施工过程中面临塌方、涌水、断层等困难,动态调整施工组织方案,克服了地质突变频繁、隧道通风与排水困难等施工难度大、安全风险高的技术难题,科学编排施组,合理配置资源,在不良和特殊岩层地质施工等方面开展科技攻关。
四、战略价值:郑太高铁的“咽喉”工程
太谷隧道是郑太高铁全线四座高风险隧道之一。它的贯通标志着太焦高铁全线隧道正式连通。
2020年12月12日,郑太高铁全线正式通车运营。这条高铁线路全长432公里,北起山西省会太原市,南至河南省会郑州市,是我国“八纵八横”高铁网中呼和浩特至南宁通道的重要组成部分。郑州至太原的铁路运行时间由原来的数小时压缩至2小时24分。郑太高铁直接连通郑州、太原两个省会城市和铁路枢纽,是山西和河南两省沿线各地市通往长三角经济带及东南沿海最便捷通道。它的通车进一步完善了区域路网布局,大大缩短晋东南、蒙西等地与中东部地区的时空距离,打通了太行山瓶颈,对助力中部崛起发展战略具有重要意义。
太谷隧道以11.497公里的长度和全线高风险隧道的殊荣,成为这条纵贯太行山的钢铁大动脉上最关键的节点工程之一。从2016年10月进场到2020年5月贯通,1280个日夜,建设者用汗水与智慧在28条断层上铺就了一条安全通道。
