2021年1月22日,随着G913次首发列车从北京朝阳站鸣笛发车,京哈高铁北京至承德段正式开通运营,标志着京哈高铁全线贯通。在这条串联华北与东北的钢铁大动脉上,一座全长11.332公里的单洞双线隧道以其下穿既有重载铁路的极限挑战,成为全线最艰险的“咽喉”工程之一——这便是胡营西山隧道。作为中交一航局承建的最长隧道,胡营西山隧道被列为Ⅰ级高风险隧道。自开工建设以来,建设者以智慧隧道管理系统和精密爆破控制技术,在硬质岩层中成功下穿既有张唐铁路刘杖子隧道,为京哈高铁全线贯通铺平了最后一段道路。
一、工程概况:横亘冀北群山的11.33公里“Ⅰ级风险隧道”
胡营西山隧道位于河北省承德市承德县境内,起点为下金厂村,沿途依次经过金厂村、小西营村、胡营村、大甸子村、两间房村,终点为安匠村。隧道进口里程为DK147+997,出口里程为DIK159+329,全长11332米。隧道的主要技术参数:
| 项目 | 数据 |
|---|---|
| 全长 | 11.332公里(11332米) |
| 隧道类型 | 单洞双线 |
| 设计时速 | 350公里/小时 |
| 最大埋深 | 376.5米 |
| 铁路等级 | 客运专线 |
| 风险等级 | Ⅰ级高风险隧道 |
| 所属标段 | 京沈客专京冀段施工Ⅵ标 |
胡营西山隧道所在的京沈客专京冀段施工Ⅵ标,由中交第一航务工程局有限公司承建,线路全长26.86公里。标段内工程项目涵盖隧道、桥涵、路基、无砟轨道等专业。胡营西山隧道与另一座长大隧道——东伍岭隧道(全长11.033公里),是该标段内的重点控制性工程。
隧道铺设无砟轨道52.39单线公里,无砟道床类型为CRTSⅢ型板式无砟轨道。京哈高铁是我国《中长期铁路网规划》中“八纵八横”高速铁路网的重要组成部分,南起北京市朝阳区,向北途经河北承德、辽宁沈阳、吉林长春,终至黑龙江哈尔滨,全长1198千米,设计时速350千米。
二、攻坚难点:下穿既有重载铁路的“极限挑战”
胡营西山隧道地处冀北山区,地质条件极为复杂。其建设面临两大核心挑战的高度叠加,每一项都足以让普通隧道工程望而却步。
(一)Ⅰ级高风险隧道的“地质封锁”
胡营西山隧道因其施工线路长、地质情况复杂,被列为Ⅰ级高风险隧道。隧道洞身在围岩作用下反复出现大变形。针对这一难题,建设者通过优化洞身断面、调整支护参数、合理加大预留变形量、采用自进式长锚杆及预留核心土微台阶法等变形控制措施和施工技术,有效控制了大变形。以胡营西山隧道为工程背景,研究人员还对超浅埋隧道施工变形特征进行了全程监测及实测数据分析,研究了净空收敛、拱顶沉降、地表沉降、钢拱架应变及二次衬砌应变等关键指标。
(二)下穿既有张唐铁路——“在运营线下方精准爆破”的生死考验
胡营西山隧道最艰巨的挑战,是下穿既有张唐铁路刘杖子隧道。在既有重载铁路隧道下方进行新建隧道施工,任何爆破震动超标都可能影响上方既有隧道的运营安全,对爆破参数和施工精度提出了毫米级的控制要求。
建设者结合硬质岩层区新建客运专线铁路隧道的工程实例,对爆破控制措施进行了系统研究,提出了确保既有重载铁路隧道正常运营的振速控制标准。通过不断优化爆破方案,将爆破振动控制在安全阈值以内,确保了既有张唐铁路的行车安全。2016年11月时,胡营西山隧道开挖进尺已突破10000米大关。隧道施工面临下穿既有张唐铁路的情况,预计于2017年3月贯通。
三、技术创新:从“智慧隧道管理系统”到“精密爆破控制”的系统突破
面对“Ⅰ级高风险+下穿既有铁路”的双重封锁,中交一航局的建设者展开了一系列技术创新与标准化管理突破。
(一)智慧隧道管理系统——科技赋能的“数字大脑”
建设过程中,项目率先使用智慧隧道管理系统,通过建立隧道独立控制网和水准控制网,每日进行监控量测,对不良地质情况进行雷达扫描,精准指导了隧道开挖掘进。这一系统如同给隧道施工装上了“数字大脑”,实现了对施工全过程的实时监控和数据分析,为动态调整施工方案提供了科学依据。
(二)超前地质预报与标准化施工——精准“排雷”的科技之眼
项目推行铁路项目标准化施工,通过超前地质预报技术,提前探明前方地质状况。同时推行隧道作业标准化、机械化要求,积极探索新工艺,引进隧道爬焊机、二衬养护台架等设备提高了施工的速度与质量。
(三)精密爆破控制技术——下穿既有线的“毫米级”精度
针对下穿既有张唐铁路刘杖子隧道的特殊风险,建设者对硬质岩层区新建隧道的爆破控制措施进行了深入研究。通过严格控制单孔装药量和爆破震动速度,将爆破振动控制在安全阈值以内,确保了既有重载铁路隧道的正常运营。
(四)“北斗”保障与安全管理——人员安全的“生命线”
项目部积极试验 “北斗服务与应急管理平台” ,以保障作业人员安全。这一平台通过北斗卫星定位技术,实现了对施工人员的实时定位和应急调度,为高风险隧道施工提供了坚实的安全保障。
四、战略价值:京哈高铁的“咽喉”工程
胡营西山隧道是京哈高铁全线重点控制性工程之一。京哈高铁北京至承德段长192千米,于2021年1月22日正式开通运营,标志着京哈高铁全线贯通。
京哈高铁全线的开通运营,新增了一条东北地区进出关高铁通道,极大便利东北、华北地区人民群众出行,进一步密切环渤海地区和东北老工业基地间的联系,对推动京津冀协同发展、东北振兴战略实施具有重要意义。
京沈客专与哈大、京沪、京广等高速铁路连接,将进一步拓展快速客运网的覆盖面,与京哈铁路、秦沈客专和津秦客专等有效衔接、合理分工,将构成多条大能力进出关铁路通道。胡营西山隧道以11.332公里的长度和Ⅰ级高风险隧道的殊荣,成为这条纵贯华北与东北的钢铁大动脉上最关键的节点工程之一。
