乾山隧道:南龙铁路10.76公里“第二长隧”的高温高地应力攻坚

 2016年7月13日晚20时,随着最后一次成功爆破在福建延平与沙县交界的群山深处响起,南龙铁路全线重点控制性工程——乾山隧道提前10天实现贯通。这座全长10.762公里的单线隧道,是南龙铁路“四桥五隧”九大重点工程之一,也是全线第二长隧道、南平与三明境内第一长隧道。隧道地处福建中西部侵蚀性构造地带,地质条件差,施工面临高温、高地应力等重重困难。自2013年12月工程动工以来,中国电建水电十四局与中铁十二局的建设者们历时两年半的艰苦鏖战,成功实现了隧道的安全优质贯通。乾山隧道的贯通,为南龙铁路2018年底全线通车运营奠定了坚实基础,使福建各设区市铁路客运专线形成环线,闽北与闽南的时空距离被大幅压缩。

一、工程概况:横亘闽中山区的10.76公里“第二长隧”

乾山隧道位于福建省南平市延平区与三明市沙县交界处,北连南平西站,南接中胜特大桥,是南龙铁路全线重点控制性工程。隧道的主要技术参数:

 
 
项目 数据
全长 10.762公里(约10.76公里)
全线排名 南龙铁路第二长隧道
区域地位 南平、三明境内第一长隧道
隧道类型 单线铁路隧道
设计时速 200公里/小时
承建单位 中国电建水电十四局、中铁十二局
所在标段 NLZQ-II标段
开工时间 2013年12月
贯通时间 2016年7月13日
铺轨完成 2017年9月26日
通车运营 2018年12月

乾山隧道所在的南龙铁路,是国家“中长期铁路网”和福建省“三纵六横九环铁路网”的重要组成部分,新建正线全长246.55公里,设计时速200公里,国铁一级标准。南龙铁路北起合福铁路南平北站,经沙县、三明、永安、漳平,南至赣龙铁路龙岩站,全线新建桥梁86座、隧道75座,桥隧总长218.656公里,占线路全长的88.7%。乾山隧道作为全线“四桥五隧”九大重点工程之一,其施工进度直接关系到整条铁路的通车节点。

二、建设历程:从“四桥五隧”到“提前10天贯通”

乾山隧道自2013年12月随南龙铁路工程动工兴建。工程由水电十四局和中铁十二局共同施工,其中水电十四局负责乾山2号斜井及乾山出口施工。工程地处福建中西部侵蚀性构造地带,具有长大隧道多、开挖断面大、地质条件差,桥梁结构复杂、体系转换频繁、技术标准高等特点。

面对重重困难,水电十四局南龙项目部发扬“自强不息,勇于超越”的电建精神,认真落实管理制度、人员配置、现场作业、过程控制“四个标准化”,凭借地下工程施工的丰富经验克服种种困难。在隧道开挖中,创造了二类围岩连续6个月单头掘进月进尺180米、最高进尺260米的优异成绩。经过不断努力,企业信用评价成绩跃居中上水平,进一步树立了公司在铁路市场的良好信誉。

2016年7月13日晚20时,随着最后一次成功爆破,乾山隧道提前10天实现贯通。负责隧道施工的中铁十二局和水电十四局胜利“会师”,隧道掘进施工全部完成。

隧道贯通后,后续工程有序推进。2017年9月26日,随着最后一段轨道铺设结束,中铁五局南龙铁路3标项目部完成乾山隧道铺轨任务,铺架工程正式进入南平西站,标志着南龙铁路沙县段实现全线轨通。2018年7月18日,中国铁路南昌局集团有限公司福州电务段技术人员进驻延平西站,开始贯通地线验收,标志着南龙铁路正式进入静态验收阶段。2018年12月,南龙铁路正式通车运营。

三、攻坚难点:侵蚀性构造地带的“三重封锁”

乾山隧道地处福建中西部侵蚀性构造地带,其建设面临三重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)高温与高地应力——“地下火炉”的极限坚守

隧道施工面临高温、高地应力等困难。高温使施工人员长期在闷热环境中作业,每工作一段时间就必须轮换休息;高地应力则引发软岩大变形和岩爆频发,常规支护结构面临严峻考验。

(二)斜井进正洞挑顶施工——技术难度极高的“空间转换”

乾山隧道1号斜井的施工,面临着斜井进正洞挑顶的关键技术难题。斜井与正洞的交叉口处受力复杂,围岩稳定性极差,施工稍有不慎就可能引发塌方。建设者依据工程场区的地质条件,提出了斜井进正洞挑顶施工中的支护加固措施。

(三)出口段下穿高压输电塔——“毫米级”沉降的极限控制

乾山隧道出口段需下穿60KV钢结构高压输电塔。高压输电塔是重要的电力设施,任何地表沉降超标都可能影响输电塔的结构安全,甚至引发停电事故。下穿施工对爆破参数和沉降控制提出了毫米级的精度要求。科研人员通过理论分析、现场观测试验及数值模拟分析等方法,对铁路隧道施工与邻近高压输电塔相互影响的相关问题进行了系统研究。

四、技术创新:从“月进尺260米”到“斜井挑顶工法”的系统突破

面对侵蚀性构造地带的“三重封锁”,建设者与科研团队展开了一系列技术创新。

(一)二类围岩快速掘进技术——月进尺260米的“速度奇迹”

隧道开挖创下二类围岩连续6个月单头掘进月进尺180米、最高进尺260米的优异成绩。260米的月进尺在同类地质条件下处于领先水平,这一速度的取得源于对爆破参数、支护方案和工序组织的持续优化。

(二)斜井进正洞挑顶加强支护方法——破解“空间转换”困局

以南龙铁路乾山隧道1号斜井施工为例,依据该工程场区的地质条件,建设者提出了斜井进正洞挑顶施工中的支护加固措施。通过加强支护和优化施工工艺流程,在保证施工质量与安全的前提下,加快了施工进度。

(三)下穿高压输电塔安全施工技术——“毫米级”沉降的精准防控

科研人员针对乾山隧道出口段下穿60KV钢结构高压输电塔的工程实际,通过理论分析、现场观测试验以及数值模拟分析等方法,系统研究了铁路隧道施工与邻近高压输电塔相互影响的相关问题。研究成果为下穿施工提供了科学依据,确保了高压输电塔的安全运行。

(四)标准化施工与信息化管理——“四个标准化”的质量管控

项目部认真落实管理制度、人员配置、现场作业、过程控制“四个标准化”。通过标准化管理,有效提升了工程建设的质量、安全和形象面貌。主跨125米的中胜特大桥连续梁施工被评为2015年“标准化示范工地”。

五、战略价值:环闽快速铁路网的“咽喉”工程

乾山隧道是南龙铁路全线重点控制性工程。南龙铁路是国家铁路网杭广铁路和福建省“三纵六横九环”铁路网的重要组成部分。乾山隧道的贯通,为南龙铁路2018年底全线通车运营奠定了坚实基础。

南龙铁路通车后,从南平到龙岩最快只需1个小时,从南平到厦门只需2.5个小时。这条铁路与福厦铁路、龙厦铁路、合福铁路一起,构成海峡西岸快速环形铁路网络,成为“长三角”经海峡西岸经济区至“珠三角”最便捷的快速通道。乾山隧道以10.762公里的长度和全线第二长隧道的殊荣,成为这条环闽快速铁路网上最关键的节点工程之一。