庆元隧道:衢宁铁路11.29公里“地质博物馆”的三年鏖战

 2018年10月27日,随着最后一声炮响在浙江庆元县群山深处回荡,衢宁铁路全线施工难度最大的隧道——庆元隧道实现全隧贯通。这座全长11.29公里的单线特长隧道,穿越3条断层带、5条节理密集发育带,6000多米埋深在700米以上,最大埋深达931米。自2015年10月动工以来,千名建设者在这座被业界公认为“地质博物馆”的极端环境中鏖战三年,平均每月掘进两百米以上。庆元隧道的贯通,标志着庆元县境内七座隧道全部贯通,为衢宁铁路2020年9月开通运营铺平了最后一段道路。

一、工程概况:横亘浙南山区的11.29公里“地质博物馆”

庆元隧道位于浙江省丽水市庆元县境内,进口位于竹口镇陈龙溪村,出口位于屏都街道洋背村。作为衢宁铁路浙江段第二长隧道,庆元隧道是标段线路控制性工程。

 
 
项目 数据
全长 11291.6米(约11.29公里)
全线排名 衢宁铁路浙江段第二长隧
隧道类型 电气化单线铁路隧道
最大埋深 931米
综合坡度 6.38‰
最大坡度 13‰
辅助坑道 银坑斜井(1988米)、菊水斜井、进口横洞
施工周期 约36个月(2015年10月—2018年10月)
承建单位 中铁隧道集团

衢宁铁路北起浙江衢州,终至福建宁德,全长约361.54公里,全线桥隧比高达73.2%,其中隧道占比61.8%。庆元隧道所在的Ⅳ标段全长54.634公里,桥隧比高达82.2%。这条铁路填补了浙西南地区龙泉、遂昌、庆元、松阳等革命老区的铁路网空白。

二、攻坚难点:“地质博物馆”的五重封锁

庆元隧道被业界公认为是一座“地质博物馆”,施工难度极大。在衢宁铁路全线所有隧道中,庆元隧道是施工难度最大的一座。其建设面临五大核心挑战的高度叠加。

(一)3条断层带与5条节理密集带——断裂带上的“步步惊心”

隧道共穿越3条断层带、5条节理密集发育带,带内岩体破碎。节理裂隙发育使围岩稳定性极差,每向前掘进一米都面临坍塌和高水压涌水的风险。隧道作为单线隧道,断面狭小,大型机械化设备难以施展,施工组织难度远超双线隧道。

(二)6000米超深埋与931米最大埋深——极高地应力的“变形魔咒”

隧道有6000多米埋深在700米以上,最大埋深达931米。在如此巨大的埋深下,地应力高度集中,存在极大的岩爆隐患。高地应力引发软岩大变形和岩爆频发,常规支护结构面临严峻考验。

(三)高地温与高出水量——“桑拿房”与“水帘洞”的双重绞杀

隧道洞内平均温度为35℃至40℃。高地温段与高出水量的叠加,使施工人员在“桑拿房”与“水帘洞”交织的极端环境中持续作业。隧道出水量达16000立方米/天,最大涌水量40058.98立方米/天,流速最大达30L/s。每向前掘进一米都面临被涌水淹没的威胁。

(四)出口756米浅埋段——地表沉降的“毫米级”控制

隧道出口段存在长达756米的浅埋段。浅埋段意味着隧道顶部覆盖岩层极薄,地表沉降控制要求极为苛刻。在如此浅的埋深下进行开挖,稍有不慎就可能引发地表塌陷,施工如履薄冰。

(五)单线隧道与长距离独头掘进——“空间困局”与“呼吸极限”

庆元隧道为单线铁路隧道,断面狭小。加之银坑斜井最大埋深931米,存在超过1000米的高地温和高地应力段。在狭窄空间中,大型机械化设备难以全面施展;长距离独头掘进使通风排烟极为困难,施工人员每工作一段时间就必须轮换休息。

三、技术创新:从“长隧短打”到“2毫米精度”的系统突破

面对“地质博物馆”的五重封锁,中铁隧道集团的建设者展开了一系列技术创新与管理突破。

(一)“长隧短打”——7个工作面协同攻坚

为破解11.29公里超长隧道的施工困局,项目采取“长隧短打”方案,分进口横洞工点、银坑斜井工点、菊水斜井工点、出口明洞工点,7个工作面同时进行施工,分段突破。银坑斜井全长1988米,综合坡度6.5%。自2016年7月施工以来,建设者仅用不到9个月的有效施工时间完成了1988米的斜井施工任务,最高月进尺突破260米。

(二)光面爆破技术——从“1.2到0.9”的炸药革命

项目部通过调整爆破参数,优化爆破设计,严格控制周边眼间距和装药量,总结出一套适合于庆元隧道光面爆破的“首件制”。线性超挖严格控制在7公分以内。Ⅱ级围岩的炸药消耗系数从1.2降低到0.9,每循环开挖进尺却由2米增加到3.3米。

(三)机械化配套与成套施工技术——全国领先的工装体系

庆元隧道是全线唯一采用机械化配套及二衬台车成套施工技术的隧道。施工中使用了三臂凿岩台车开挖、24米自行式移动栈桥、半自动防水板台车和二衬台车等先进设备。同时推行衬砌台车一模到底技术、带模注浆工艺、二衬台车成套技术、防水板搭接采用三角爬焊机技术、防水板垫片电磁焊接技术、止水带热硫化焊接工艺、水压爆破技术等多种新工艺新技术。

(四)弹性支撑块无砟道床——2毫米精度的“世界先进”技术

庆元隧道的道床采用的是弹性支撑块的无砟道床。这是当今世界先进的轨道技术,线路稳定性好,不易变形,但施工工艺复杂,各项技术控制标准非常高,混凝土面的高程与橡胶套靴的帽檐要控制在2毫米范围内。为确保铺设精度,作业人员每施工一段都要采用专用仪器对线路进行复测和精调。

(五)从“零伤亡”到“标杆文明工地”的安全与荣誉

项目自进场以来,实现从开工到贯通“零伤亡”的目标。庆元隧道出口段工程荣获上海铁路局“标杆文明工地”称号,是全线唯一获此殊荣的隧道工程。项目先后承办了上海铁路局隧道施工标准化管理暨隧道坍塌应急救援演练现场观摩会、公司临电观摩、庆元县人大代表观摩等多项大型观摩活动。

四、战略价值:衢宁铁路的“咽喉”工程

庆元隧道是衢宁铁路全线施工难度最大的隧道,它的贯通为衢宁铁路2020年9月开通运营铺平了道路。2020年5月12日,在庆元县菖蒲岗隧道内,衢宁铁路庆元段与福建段铺轨成功对接,正线379公里铺轨全线贯通。2020年9月27日,衢宁铁路正式通车运营。

衢宁铁路北接沪昆、九景衢铁路,南连沿海铁路,填补了浙西南地区铁路网的空白。庆元隧道以11291.6米的长度和“地质博物馆”的极端挑战,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。从2015年10月动工到2018年10月贯通,三年间,这座浙南群山深处的地下长龙,见证了中国工程团队在极端复杂地质条件下攻坚克难的勇气与智慧。