龙池山隧道:兰渝铁路11.26公里“川陕咽喉”的攻坚之战

在川陕交界的龙池山腹地,一座全长11.26公里的双线隧道横贯山脉,将甘肃、陕西、四川三省紧密相连——这就是兰渝铁路重点控制性工程龙池山隧道。隧道地处高中山地貌,地形起伏巨大,地面高程介于600至1620米之间,地下水发育、植被繁茂,给施工、环保、水保带来重重压力。自开工建设以来,中交一航局的建设者们在“隐蔽性大、作业空间有限、环境恶劣、风险性大”的隧道施工特点中,展开了一场持续多年的地下鏖战。隧道无砟轨道施工于2015年4月提前5天完成,为兰渝铁路全线通车奠定了坚实基础。2017年9月29日,兰渝铁路全线通车,兰州至重庆的铁路运行时间由原来的22小时缩短至6个多小时。龙池山隧道以11259米的长度和兰渝铁路特长双线隧道之一的殊荣,成为这条纵贯西北西南的钢铁大动脉上最关键的节点工程之一。

一、工程概况:横亘川陕群山的11.26公里“咽喉”要道

龙池山隧道位于陕西省宁强县广坪镇与四川省境内交界处,穿越川陕分界的龙池山,是兰渝铁路全线重点控制性工程之一。隧道的主要技术参数:

 
 
项目 数据
全长 11259米(约11.26公里)
隧道类型 双线铁路隧道
所在标段 兰渝铁路LYS-6标段
曲线段长度 中间段2618.39米位于R=3500米曲线上
辅助坑道 田儿湾斜井(1316米)、白家梁横洞(2035米)
轨道类型 CRTS-Ⅰ型双块式无砟轨道

龙池山隧道所在的兰渝铁路LYS-6标段,正线全长77.09公里,由中交第一航务工程局有限公司总承包施工。标段内隧道工程共13座,总长69.365公里,龙池山隧道是其中第二长的隧道。隧道出口位于陕西省宁强县广坪镇,属高中山地貌,地形起伏较大,地面高程介于600至1620米之间。

二、攻坚难点:高中山地貌的“三大封锁”

龙池山隧道地处川陕交界的高中山区,其建设面临三大核心挑战的高度叠加,每一项都足以让普通隧道工程陷入困境。

(一)高中山地貌与巨大地形起伏——“悬崖上的施工”

隧道穿越的龙池山属高中山地貌,地形起伏较大,地面高程介于600至1620米之间,相对高差超过1000米。隧道出口坡度较缓,山坡有土层覆盖,沟谷中基岩裸露。如此巨大的地形起伏,使施工便道修筑极为困难,物资运输和设备进场面临严峻挑战。隧道穿越一条浅埋段,植被发育繁茂,进一步加剧了施工难度。

(二)地下水发育与生态环境保护——“水与绿”的双重绞杀

隧道沿线地下水极为发育。在富水条件下,围岩稳定性急剧恶化,施工中随时面临涌水突泥的风险。地下水不仅威胁施工安全,还对隧道防水衬砌提出了极高要求。与此同时,隧道地处植被繁茂的山区,施工弃渣、废水排放、地表植被保护等环保水保要求极为严格。如何在“水”与“绿”的双重约束下推进施工,成为贯穿隧道建设全过程的重大课题。

(三)特长隧道施工的“六大特点”——隐蔽性与风险性的极限叠加

龙池山隧道作为特长双线隧道,其施工具有隧道工程的六大典型特点:隐蔽性大、作业的循环性强、作业空间有限、作业的综合性、施工过程围岩的力学状态是变化的、作业环境恶劣且风险性大。在这六大特点的叠加下,每向前掘进一米都面临地质突变、塌方、涌水等多重威胁。隧道除中间段2618.39米位于曲线上以外,其余地段均位于直线地段。曲线段施工对测量精度和支护参数的控制要求更高,进一步增加了施工难度。

三、技术创新:从“4个工作面”到“无砟轨道日浇265米”的系统突破

面对“高中山地貌+地下水发育+特长隧道”的三重封锁,中交一航局的建设者展开了一系列技术创新与管理突破。

(一)“长隧短打”——4个工作面的高效协同

为破解11.26公里超长隧道的施工困局,龙池山隧道共设置了龙进、斜井、横洞、龙出四个工作面。其中,横洞施工条件最为恶劣。隧道设田儿湾斜井(临时工程,长1316米)及白家梁横洞(永久工程,长2035米)两座辅助坑道。4个工作面的同步推进,使建设者能够在多个作业点同时掘进,有效破解了超长隧道的施工困局。出口施工队承担正洞3168米施工任务,项目部积极谋划,合理调配人员、机械,认真调整工序,克服出碴运距长、机械故障、电力供应紧张等诸多困难。

(二)超前地质预报体系——TSP203与地质雷达的“科技之眼”

针对隧道复杂的地质条件,建设者采用了TSP203、地质雷达等综合超前地质预报手段。TSP203系统通过地震波反射原理,可对掌子面前方100至200米范围内的断层、破碎带、富水区进行精确探测;地质雷达则擅长短距离精细扫描。两种技术手段的综合应用,使建设者能够提前精准定位前方不良地质的位置和规模,为动态调整施工方案提供了科学依据。

(三)台阶法施工与围岩变形仿真分析——毫米级精度的科学预判

针对围岩性质不佳或开挖面跨度较大的施工条件,龙池山隧道采用了台阶法施工。在施工前,科研团队以龙池山隧道为案例进行了有限元仿真分析,对下一步施工提供指导和借鉴。计算结果表明,上台阶开挖、支护后的隧道最大拱顶沉降为7.68毫米,仰拱施工后隧道变形值为0.86毫米。通过与实测数据对比分析,计算模型及参数合理,结果可靠。这一科学预判手段,为隧道施工中的重点部位防控提供了精准的数据支撑。

(四)无砟轨道施工——日浇265米的“兰渝速度”

龙池山隧道内铺设CRTS-Ⅰ型双块式无砟轨道。无砟轨道具有整体性强、稳定性高、耐久性好等优点,但施工工艺复杂、精度要求极高。由于无砟轨道板能否按期完成,直接关系到业主铺架的节点能否按期实现,也是兰渝铁路年底能否开通的重要节点之一。2015年4月5日晚22时,龙池山隧道无砟轨道施工全部完成,提前业主节点工期5天。施工中创造了日最高完成265米浇注、日均157米浇注的纪录。这一“兰渝速度”的取得,为兰渝铁路全线按期通车提供了坚实保障。

四、战略价值:兰渝铁路的“咽喉”工程

龙池山隧道是兰渝铁路全线特长双线隧道之一,也是全线重点控制性工程。兰渝铁路正线全长820公里,跨越秦岭,打通蜀道天险。2017年9月29日,历经9年攻坚克难,兰渝铁路全线通车。兰州至重庆的列车运行时间由原来的22小时缩短至6个多小时。

龙池山隧道以11259米的长度和全线重点控制性工程的殊荣,成为这条纵贯西北西南的钢铁大动脉上最关键的节点工程之一。作为LYS-6标段内第二长的隧道,龙池山隧道与标段内13座隧道、69.365公里的隧道群共同构成了兰渝铁路穿越秦岭的“地下长城”。从建设时期的艰苦鏖战到2017年全线通车,这座川陕交界处的地下长龙,见证了中国工程团队在高中山地貌极端条件下攻坚克难的勇气与智慧。