红豆山隧道：大临铁路“世界罕见毒气隧道”的1500天攻坚

 2020年7月9日，随着最后一声炮响在云南临沧的群山深处回荡，大（理）至临（沧）铁路全线重点控制工程——红豆山隧道顺利贯通。这座全长10616米的单线隧道，是目前我国铁路建设中唯一汇集了8种有毒有害气体、长距离大规模强涌水、高地温、长段落花岗岩蚀变等难题的长大隧道。自2016年5月开工建设以来，1200名参建人员历经1500多个日夜的艰苦奋战，攻克了国内首例、世界罕见的有毒有害气体隧道掘进难题。红豆山隧道的贯通，为2020年12月30日大临铁路全线开通运营扫清了最大障碍，结束了临沧市不通铁路的历史。

一、工程概况：横亘无量山脉的10.6公里“毒气禁区”

红豆山隧道位于云南省临沧市凤庆县、云县境内，毗邻澜沧江，地处绵延的无量山脉之中。隧道的主要技术参数：

红豆山隧道地处临沧—勐海花岗岩台地北缘，澜沧江与南汀河深大活动性断裂挟持区域，穿越凤庆—云县水热活动带，区域地质构造条件极其复杂。强烈的岩浆活动构建了复杂的水热活动环境，为我国铁路隧道建设史上第一次遇到如此复杂的地质条件。为完成10公里多的隧道，施工便道就修了37公里。红豆山隧道是大临铁路全线段的第二长隧道，也是临沧段第一长隧道。

二、攻坚难点一：世界罕见的“毒气”隧道——8种有害气体的致命封锁

红豆山隧道之所以被称为世界罕见“毒气”隧道，是因为其有害气体的种类最多、浓度最高、危害程度最大。

8种有毒有害气体首次集中出现。 2017年6月，在正常作业施工中，隧道岩层深处隐藏的高压气囊发生爆突，掌子面突冒硫化氢气体。经采样分析，隧道内硫化氢、一氧化碳、二氧化碳等8种有毒有害气体严重超标。这一情况超出了非煤系地层地质勘探的认知水平，在全世界也属罕见。施工人员常年顶着高温、佩戴防毒面罩进行施工。

73.8%的隧道处于高度危险区域。 红豆山隧道有毒有害气体极高度危险区域长达4210米，高度危险区域3630米，高度以上危险区域占隧道全长的73.8%。“每掘进一米都充满未知与挑战，只有参与其中的人才知道贯通的分量和胜利的来之不易。”中铁十局大临铁路项目部副总工程师全斐感慨道。这一数据意味着，在长达10.6公里的隧道中，超过四分之三的段落都处于有毒有害气体的致命威胁之下。

高压气囊突爆与气体爆突风险。 施工过程中最可怕的是气体爆突。车间水平钻成为重要的探测手段，探测结束后，炮工戴着防毒面罩进去施工。为了保证施工安全，自检和第三方检测同时进行，只有检测气体在允许范围之内，才会通知开挖班进去施工。2017年6月21日，隧道1号斜井掌子面突冒硫化氢气体并突泥涌水，致6名作业人员遇难。

三、攻坚难点二：长距离大规模强涌水——“水下长城”的极限排险

除了“毒气”，红豆山隧道还面临着长距离大规模持续强涌水的严峻挑战。

5次大规模涌水与150米高差反坡排水。 隧道2号斜井先后发生5次涌水。该斜井长1700多米，斜井口和正洞作业面有倾斜向下150米的高差，相当于要把水抽到50层楼高的地方。最严重的一次瞬时最大涌水量达3749立方米/小时，200余名抢险人员坚守3天3夜才将涌水拦截在出水点后1公里位置。随后紧急调集、铺设9条直径超过20厘米的排水管同时进行抽排，1个月时间才露出掌子面。

每年抽水量相当于一个西湖。 红豆山隧道2号斜井的涌水至今仍在抽排，每年抽水量相当于一个西湖。如此巨大的涌水量，对反坡排水技术提出了极限要求。由于反坡排水规模大、时间长、距离远、高差大，施工方建立了基于涌水量监测和限量排放的排水系统安全运行体系。针对大规模涌水、突泥问题，建设者采用试探性迂回绕行和深孔泄水方案，根据瞬变电磁和超前钻孔判释的围岩蚀变、地下水发育情况，灵活调整迂回导坑线路方向，顺利通过了涌水段。

四、攻坚难点三：花岗岩蚀变与40℃高地温——“蒸笼掘进”的极限坚守

花岗岩蚀变——“手捏即碎、遇水泥化”。 红豆山隧道内严重的花岗岩蚀变在国内铁路施工中极为罕见。蚀变后岩石强度降低，手捏即碎、遇水泥化，溜坍变形频发，给施工带来的难度前所未有。经过多轮技术研讨，建设者采取短进尺、强支护、快封闭的施工措施最终突破难题。

  隧道内还遇到近40℃的高温区域。在高温高湿与有害气体的双重绞杀下，施工人员每工作一段时间就必须轮换休息。施工过程中需要外运大量冰块降温，工人们经常顶着高温、佩戴防毒面罩进行施工。为解决洞内温度长期在40摄氏度左右的难题，建设者多措并举，确保施工人员的身心健康。

五、攻坚难点四：37公里施工便道——开工即“长征”

红豆山隧道施工面临的挑战远不止于地质条件。

历时一年修建37公里便道，耽误11个月工期。 2015年12月，承建红豆山隧道的中铁十局的建设者们进场后，还来不及欣赏无量山的怡人景色，就碰到了一个难题：为给施工创造条件，需要修建一条由凤庆县腰街彝族乡直达1号斜井作业面的便道。因为山势陡峭，光是克服种种困难，修建这条全长36公里的便道（另有记录37公里），就前后历时一年多。2017年3月1号斜井才开始正常施工，整整耽搁了11个月的工期。这条便道后来成为保障物资运送和大型设备使用的唯一生命线。

六、技术创新：从“无经验可循”到“40项专利”

由于没有可借鉴的施工经验，红豆山隧道的建设者们走上了一条自主创新的道路。

专家会诊与“特殊地质专业研究实习基地”。 施工单位多次邀请石油、煤矿等行业知名专家现场会勘，召开专家会，研究有害气体的处理方案。同时在红豆山隧道建立 “特殊地质专业研究实习基地” ，组织管理人员、作业人员共同学习，掌握有害气体的防范知识，研讨具体的施工方法、工艺标准。2019年11月，红豆山隧道科研团队参与了川藏铁路隧道设计、施工暂行规定的编制，第一次将有毒有害气体隧道的危险等级划分标准，预报、监测、防突及风险管理纳入设计及施工规范。

4项施工工法、40项专利。 经过反复的现场验证，形成了一套针对多种有害气体的控制标准和施工方法。红豆山隧道的施工难点具有独特性、唯一性和不可复制性，施工中形成了施工工法4项、专利40项。其中“有毒有害气体地下工程消石灰水光面爆破”“有害气体隧道快速降毒”等施工方法和“隧道有害气体监测数据无线接力传输系统”等发明得到了业内专家的高度认可。

“岩变我变”的科学施工理念。 全体参建人员坚持“科学、快速、均衡”的施工理念，以“资源配置、工法优化、工序管理”为核心，坚持 “岩变我变” 的推进思路，强支护、控变形，紧盯超前地质预报、监控量测及预警信息管理。

七、战略价值：结束临沧不通铁路的历史

红豆山隧道是大临铁路全线重点控制性工程。大临铁路北起广大线大理站，从大理州跨越澜沧江后到达临沧市，线路全长202公里，设计时速为每小时160公里。大临铁路是云南省在建铁路中建设难度较大的项目之一。

红豆山隧道的贯通，标志着国内首例、世界罕见的有毒有害气体隧道掘进难题顺利攻破。贯通时，大临铁路路基完成99%，桥梁完成98%，隧道完成98%。2020年12月30日，大临铁路全线开通运营。建成通车后，大理到临沧将由现在公路运输的近5小时压缩到1.5小时，结束临沧市不通铁路的历史，有效改善滇中、滇西区域交通格局。作为中缅国际铁路通道的重要组成部分，大临铁路还将起到助推我国与周边国家互联互通的积极作用。