2020年9月3日上午9时30分,随着最后一声炮响在湖北保康的群山深处回荡,由中铁十二局承建的郑万高铁(后纳入郑渝高铁)湖北段罗家山隧道顺利贯通。这座全长10640米的单洞双线隧道,位于湖北省保康县马桥镇,地处神农架林区东部和荆山山脉北端的接合区域,属构造侵蚀剥蚀中低山地貌区,最大埋深约470米。作为全线Ⅰ级高风险隧道,罗家山隧道穿越地层条件复杂,存在突水突泥、断层破碎带、岩溶等复杂地质环境。自开工建设以来,建设者以机械化、智能化配套施工为支撑,硬是在地质“雷区”中提前5个月实现了安全贯通,成为郑渝高铁湖北段第一条贯通的10公里以上特长隧道。罗家山隧道的贯通,为郑渝高铁这条中国桥隧比最高的复杂险峻山区高速铁路全线通车扫清了关键障碍。
一、工程概况:横亘荆山山脉的10.64公里“Ⅰ级高风险”隧道
罗家山隧道位于湖北省襄阳市保康县马桥镇境内,是郑万高铁(郑渝高铁郑州至万州段)湖北段的重难点控制性工程。隧道的主要技术参数:
| 项目 | 数据 |
|---|---|
| 全长 | 10640米(约10.64公里) |
| 最大埋深 | 约470米 |
| 隧道类型 | 单洞双线高铁隧道 |
| 设计时速 | 350公里/小时 |
| 风险等级 | Ⅰ级高风险隧道 |
| 贯通时间 | 2020年9月3日 |
| 施工单位 | 中铁十二局集团 |
郑万高铁全长818公里,是郑渝高铁的重要组成部分,也是构建中国西南地区与华中、华北等地区快速客运网的主要通道。郑渝高铁全线长1068公里,设计时速350公里,其中郑万段设计速度350公里/小时。郑万高铁是中国第一条桥隧比超过90%的复杂险峻山区高速铁路。保康段全长49公里,桥隧比高达97.5%,罗家山隧道是其中两座万米级长隧之一。
二、攻坚难点:Ⅰ级高风险隧道的“三重地质封锁”
罗家山隧道被列为全线Ⅰ级高风险隧道,其建设面临三大核心挑战的高度叠加。
(一)岩溶与突水突泥——“地下蜂巢”的致命风险
罗家山隧道隧址区可溶岩广泛分布,岩溶发育,水文地质条件复杂,施工中易产生岩溶涌突水灾害。隧道内岩体破碎,易发突泥、突水,掘进施工难度大、安全风险高。溶洞、溶蚀裂隙密布,施工中稍有不慎就可能遭遇巨型溶洞,引发突泥涌水甚至隧道塌陷。每一次突水都可能瞬间淹没作业面,每一次突泥都可能掩埋掌子面,施工如履薄冰。
(二)断层破碎带——“断裂带上的步步惊心”
隧道穿越地层条件复杂,存在断层破碎带。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。荆山山脉北端的地质构造运动极为活跃,断层密集分布,围岩稳定性变化极为频繁,每向前掘进一米都面临截然不同的地质风险。
(三)极软弱破碎围岩——“在豆腐渣里打洞”的极限挑战
罗家山隧道4#横通道与正洞交叉段为极软弱破碎Ⅴ级围岩。Ⅴ级围岩是围岩分级中稳定性最差的类别,自稳能力几乎为零。在如此破碎的围岩中掘进,常规支护手段难以奏效,钢拱架扭曲变形、支护拆换问题突出,每向前推进一米都面临坍塌的极高风险。
三、技术创新:从“机械化配套”到“智能化建造”的革命性跨越
面对Ⅰ级高风险隧道的地质封锁,中铁十二局的建设者以机械化、信息化、工厂化为支撑,系统进行工艺革新和工法创新,逐步探索出一条高铁隧道智能化建造新路。
(一)机械化配套施工——全线首个“试点工程”
罗家山隧道作为全线首个全面推广采用机械化配套施工的隧道试点工程,一改传统单一工序机械化作业模式,大范围、全工序投入先进工装设备。建设者率先引进全电脑三臂凿岩台车、三臂三筐拱架安装机等先进设备,实现了钻孔、拱架安装等关键工序的机械化作业。在全地质条件下率先进行了凿岩台车机械化施工工艺试验、机械化全断面工艺工法试验和智能化建造试验,首次实现高速铁路山岭隧道机械化大断面安全、优质、高效、智能化建造。
(二)智能化建造——“样板工程”的创新突破
建设者与铁建重工联合研发智能化二衬台车,实现二衬浇筑的立模、方量、进度等智能化控制。自主研发的防水板及钢筋自动安装一体机,可自动安装宽幅防水板,自动铺设环向、纵向钢筋。这一智能化装备体系大幅提升了衬砌施工的效率和质量,有效保障了隧道工程的整体进度。
(三)数字信息工地——机械化与信息化的深度融合
建设者致力于打造 “数字信息工地” ,自主研发信息化管理系统,建立起 “五大板块、四大流程、八大功能” 控制终端。这一系统可满足施工过程 “流程化、可量化、数字化、系统化” 的管理要求,全面打通了安全、质量、进度管理等环节。通过机械化与信息化的深度融合,建设者实现了对施工全过程的精准管控,有力推进了隧道工程的整体进度。
(四)工艺工法创新——极软弱围岩的精准施工
针对4#横通道与正洞交叉段极软弱破碎Ⅴ级围岩的施工难题,建设者开展了极软弱破碎围岩门式系统挑顶技术研究。通过创新挑顶施工工法,在极软弱围岩中安全完成了横通道与正洞的交叉施工,为后续类似地质条件下的隧道施工积累了宝贵经验。
四、战略价值:提前5个月贯通的“样板工程”
罗家山隧道是国内高铁建设施工难度最大、机械化程度最高、智能化运用最广的“样板”工程。通过采取机械化、智能化配套施工,罗家山隧道提前5个月实现贯通,成为郑万高铁湖北段第一条贯通的10公里以上的特长隧道。
2022年6月20日,郑渝高铁全线开通运营。这条高铁贯穿豫、鄂、渝三省(市),地处鄂西北的南漳、保康、神农架、兴山、巴东等地告别不通高铁历史。郑渝高铁新建线路穿山过隧,沿线山高谷深,线路桥隧比高达98%,地形地貌复杂多变,岩溶、滑坡等地质灾害时常发生,环保水保要求高,施工难度极大。
罗家山隧道以10640米的长度和Ⅰ级高风险隧道的殊荣,成为这条纵贯豫鄂渝的钢铁大动脉上最关键的节点工程之一。隧道的安全、高效贯通,为我国铁路隧道机械化、智能化配套施工提供了成功经验。从开工建设到2020年9月3日的提前5个月贯通,再到2022年6月20日郑渝高铁的全线通车运营,这座荆山山脉深处的地下长龙,见证了中国工程团队在Ⅰ级高风险隧道极端条件下“攻坚克难、敢为人先”的勇气与智慧。
