大金山隧道:中老铁路“亚热带原始森林”腹地的4年鏖战

2020年11月20日22时48分,随着最后一声炮响在云南宁洱的亚热带原始森林深处回荡,由中铁二十一局三公司承建的中老铁路玉磨段大金山隧道历经4年多艰苦奋战实现安全贯通。这座全长10657米的单线隧道,不仅是中老铁路全线15座万米长隧之一,也是全线重难点高风险隧道之一。隧道穿越浅埋段,地质条件复杂,软岩、偏压、褶皱、高地温和断层等不良地质广布,加之该地区汛期长,围岩裂隙发育且富水,溜塌、变形、滑坡、泥石流等地质灾害频发。2016年7月30日进洞施工以来,建设者们在原始森林的极端环境中与高地应力、特大涌水、软岩大变形展开了一场持续1500多个日夜的地下鏖战,先后战胜近百次险情。大金山隧道的贯通,标志着中老铁路又一长大高风险隧道成功销号,为这条“一带一路”标志性工程2021年底全线通车运营奠定了坚实基础。

一、工程概况:横亘亚热带原始森林的10.657公里“高风险隧道”

大金山隧道位于云南省普洱市宁洱哈尼族彝族自治县磨黑镇境内,是中老铁路玉溪至磨憨段(玉磨段)的全线重难点控制性工程之一。隧道的主要技术参数:

 
 
项目 数据
正洞全长 10657米(约10.66公里)
全线排名 中老铁路全线15座万米长隧之一
隧道类型 单线铁路隧道
最大埋深 431米
最小埋深 35米
进出口高差 237米
进洞施工时间 2016年7月30日
贯通时间 2020年11月20日22时48分
施工周期 4年多(1500余个日夜)
施工单位 中铁二十一局三公司

大金山隧道所在的中老铁路玉磨段全长508公里,是中老昆万铁路国内段的重要组成部分,也是国家“一带一路”战略的重要工程。玉磨铁路全线共有15座万米长隧,大金山隧道是其中施工难度较大的高风险隧道之一。隧道穿行于亚热带原始森林之中,进口位于原始森林深处陡峭山腰,出口段位于200多米长浅埋偏压滑坡体上。该标段正线长度22.4公里,主要施工内容为隧道4座、桥梁3座、车站1处,桥隧施工占比高达96.3%,大金山隧道是该标段的控制性工程。

二、建设历程:1500个日夜的“原始森林”攻坚

大金山隧道自2016年7月30日进洞施工以来,中铁二十一局的建设者们便扎根于宁洱的亚热带原始森林深处。工程面临的第一个挑战来自地理环境——隧道进口位于原始森林深处陡峭山腰,出口段位于200多米长浅埋偏压滑坡体上。项目上场伊始正值当地雨季,参建员工绕行村道47公里在泥泞中抢修便道及临时设施,将材料、机械艰难运往施工现场,确保快速进洞。

为破解10.657公里超长隧道的施工困局,隧道采用 “长隧短打” 的方式,设进口、出口和1号、2号斜井四个工区、六个掌子面同步展开施工。四个工区、六个掌子面的协同推进,使建设者能够在多个作业面同步掘进,有效破解了超长隧道的施工困局,为隧道按期贯通奠定了组织基础。

2020年11月20日22时48分,随着一声炮响,历经4年多、1500余个日夜的艰苦鏖战,大金山隧道实现安全贯通。隧道贯通后,剩余仰拱、衬砌、水沟电缆槽等附属工程全面加速施工。无砟轨道于2021年1月底全部完成,为中老铁路全线建成通车奠定了坚实基础。

在建设过程中,项目部先后荣获多项荣誉:2017年获云南省普洱市“工人先锋号”荣誉称号;2018年、2019年连续两年获云南省总工会“工人先锋号”殊荣。

三、攻坚难点:“地质博物馆”的四重封锁

大金山隧道地处亚热带原始森林腹地,地质条件极为复杂,被列为全线重难点高风险隧道。其建设面临四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)高地应力与软岩大变形——“变形魔咒”的持续绞杀

隧道围岩以Ⅳ、Ⅴ级为主,受高地应力影响,软岩大变形问题极为突出。软弱围岩在高地应力作用下发生剧烈塑性流变,常规支护结构难以抵抗巨大的围岩压力。建设者通过加大拱架型号、加密超前小导管、增加拱腰两侧锁脚、预留核心土、单工序逐榀开挖、快速封闭、仰拱二衬及时跟进等措施,有效控制了围岩变形。

(二)特大涌水——“水帘洞”中的生死博弈

2018年3月21日,出口掌子面突发涌水,涌喷量约以2400立方米/小时的速度,迅速淹埋洞内长达600多米作业面。现场施工人员只能划着皮艇进入隧道抢险作业。经过32天的抢险处理,最终战胜涌水,化险为夷。2020年9月5日,2号斜井大里程再次发生突涌,涌出物呈泥石流状无法顺利推进,建设者采用超前预注浆加固、超前大管棚才得以顺利通过。

(三)8条断层与褶皱构造——“断裂带上的步步惊心”

隧道地质极其复杂,有软岩、向斜、背斜、顺层、顺层偏压、褶皱、高地温和8个断层等不良地质。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。岩层风化、节理裂隙发育,岩体破碎,局部地段产状紊乱复杂。8条断层与褶皱构造的交织分布,使围岩条件变化极为频繁,施工如履薄冰。

(四)高地温与有害气体——“地下火炉”与“隐形杀手”的双重绞杀

隧道洞内存在高地温和有害气体,排烟不畅。在高温高湿与有害气体的双重威胁下,施工人员长期在闷热与危险交织的环境中作业。加之该地区汛期长,围岩裂隙发育且富水,溜塌、变形、滑坡、泥石流等地质灾害频发,施工难度极大。项目上场伊始正值当地雨季,参建员工绕行村道47公里在泥泞中抢修便道及临时设施,将材料、机械艰难运往施工现场。

四、技术创新:从“六个掌子面”到“近百次险情”的系统突破

面对“高地应力+特大涌水+8条断层+高地温”的多重封锁,中铁二十一局的建设者与科研团队展开了一系列技术创新与管理突破。

(一)“长隧短打”——四个工区六个掌子面的高效协同

为破解10.657公里超长隧道的施工困局,大金山隧道采用 “长隧短打” 的方式,设进口、出口和1号、2号斜井四个工区、六个掌子面同步展开施工。这一组织模式使建设者能够在多个作业面同步推进,有效破解了超长单线隧道的施工困局。

(二)综合超前地质预报体系——精准“排雷”的科技之眼

项目团队运用科技信息手段,现场制定多项应急预案,定期进行演练。通过超前水平钻、雷达地质探测、围岩量测等综合预报手段,提前探明前方断层、富水区和不良地质的位置和规模。这一体系使建设者能够在不良地质来临前提前预判,有效降低了地质灾害风险。

(三)综合支护与变形控制体系——“岩变我变”的精准施策

针对软岩大变形,建设者采取加大拱架型号、加密超前小导管、增加拱腰两侧锁脚、预留核心土、单工序逐榀开挖、快速封闭、仰拱二衬及时跟进等综合措施。针对特大涌水,采用二次及多次打孔泄水、帷幕注浆等综合治水方案。针对突涌,采用超前预注浆加固、超前大管棚等预加固措施。这一“岩变我变”的动态施工理念,使建设者先后战胜了近百次险情,确保了施工安全。

(四)精细化施工管理——零耽误负交接的“速度保障”

在施工管理中,项目部强化循环盯控、领导包保、零耽误负交接、每日碰头会、劳动力及机械保障、严格考核兑现等措施,加速现场问题处理,确保日、周、月计划和各节点目标完成。项目部深入研究工期目标,优化施工方案,通过反复探索,形成了一整套克服高温、偏压、变形、涌水等施工风险的综合技术手段。

五、战略价值:中老铁路的“咽喉”工程

大金山隧道是中老铁路全线重难点高风险隧道之一。玉磨铁路是中老昆万铁路国内段的重要组成部分,也是国家“一带一路”战略的重要工程。大金山隧道的贯通,标志着玉磨铁路如鲠在喉的“卡脖子”工程成功“拔出”得以治愈。

2021年12月3日,中老铁路全线正式通车运营。这条全长1000多公里的国际铁路,是第一个以中方为主投资建设、共同运营并与中国铁路网直接连通的境外铁路项目,采用中国技术标准、使用中国设备。昆明至老挝首都万象实现夕发朝至,为中国与东南亚沿线“一带一路”国家的经济贸易和休闲旅游提供了更加便捷的交通。

大金山隧道以10657米的长度和全线重难点高风险隧道的殊荣,成为这条纵贯中南半岛的钢铁大动脉上最关键的节点工程之一。从2016年7月30日的艰难鏖战到2020年11月20日的胜利贯通,这座亚热带原始森林深处的地下长龙,见证了中国工程团队在极端复杂地质条件下“攻坚克难、敢为人先”的勇气与智慧。隧道贯通至今已安全运营多年,一代代铁路守护者日复一日地守护着这条10公里地下长龙的安全运行,确保中老友谊之路的每一次脉动畅通无阻。