圆宝山隧道:滇藏铁路“最美天路”上的首座万米长隧

 2019年12月30日上午10时18分,历经1600余天的艰苦奋战,云南丽江至香格里拉铁路(滇藏铁路丽香段)首座10公里以上隧道——圆宝山隧道顺利贯通。这座全长10.6公里的单线隧道,位于云南迪庆藏族自治州横断山脉中段,穿越阿里洛断层和土官村断层,围岩极为破碎、涌水量大,属于一级高风险隧道。作为丽香铁路第二长隧和迪庆州第一特长隧道,圆宝山隧道的贯通不仅标志着丽香铁路建设取得突破性进展,更在我国铁路行业首次进行了预应力锚杆试验,为川藏铁路、滇藏铁路等大变形隧道建设积累了宝贵经验。

一、工程概况:横断山脉腹地的10.6公里“一级高风险”隧道

圆宝山隧道位于云南省迪庆藏族自治州香格里拉市横断山脉中段,是丽香铁路全线重难点工程。隧道的主要技术参数:

 
 
项目 数据
全长 10606米(约10.6公里)
全线排名 丽香铁路第二长隧、迪庆州第一特长隧道
隧道类型 单线铁路隧道
设计时速 140公里/小时
穿越断层 阿里洛断层、土官村断层
地层岩性 三叠系下统板岩、千枚岩夹炭质板岩
风险等级 一级高风险隧道
贯通时间 2019年12月30日
施工周期 1600余天
施工单位 中铁十六局

圆宝山隧道所在的丽香铁路正线全长139.6公里,是我国中长期铁路网规划中“西部铁路网”及滇藏铁路的重要组成部分。线路由丽江站引出,向北经虎跳峡、小中甸至香格里拉,全长139公里,为国铁I级单线电气化铁路。全线桥隧比极高,其中中铁十六局中标的第4标段所在地域属横断山脉中段高原雪山地区,线路长27.222公里,全线桥隧比为100%。

二、建设历程:1600天凿通“横断山脉”首座万米长隧

圆宝山隧道于2014年底开工建设。作为丽香铁路首座10公里以上长大隧道,其施工进度直接关系到整条铁路的通车节点。

隧道地处横断山脉中段,地形陡峻、地质复杂。为破解10.6公里超长隧道的施工困局,项目部采取 “化整为零” 的方法,将圆宝山隧道分为6个洞口、10个作业面同步开展施工。这一“长隧短打”的组织模式使建设者能够在多个作业面同步推进,有效破解了超长隧道的施工困局。

2019年12月30日上午10时18分,历经1600多天的艰苦奋战,圆宝山隧道顺利贯通。随着隧道的全面贯通,丽香铁路全线隧道完成87%,路基和桥梁完成91%以上。2023年11月26日,丽香铁路正式通车运营。

三、攻坚难点:“软岩大变形”的世界级挑战

圆宝山隧道所处的横断山脉地质条件极为复杂,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望而却步。

(一)软岩大变形——每天5至10厘米的“挤压魔咒”

隧道地层岩性主要为板岩、千枚岩夹炭质板岩,岩体极为松散破碎,地应力较高且地下水发育。施工期间,现场围岩极为软弱,遇水软化,加之受区域围岩水平构造应力影响,开挖时隧道边墙变形严重。最大单侧边墙变形达0.8米,变形量极大超过常规隧道要求,拱墙钢架经常扭曲折断,就像在沙堆里掏洞,在全国隧道施工中均属罕见。

中铁十六局集团丽香铁路项目总工程师李鸿恩介绍:“施工过程中我们遇到了软岩大变形,每天的收敛值都达到了五厘米到十厘米之间,收敛值就是我们初级支护完成之后的围岩,受初级支护后原岩体的挤压,对钢拱架初支造成破坏,掌子面不稳定,每天受挤压导致钢拱架扭曲,围岩挤进来。”

(二)涌水量大——富水地层的持续威胁

隧道穿越两个断层,断裂构造发育明显,围岩破碎、涌水量大。在破碎围岩与富水地层的叠加作用下,施工中随时面临突泥涌水的风险。地下水不仅软化围岩、加剧变形,还威胁施工安全,排水和防水衬砌任务极为艰巨。

(三)一级高风险——安全管控贯穿全程

圆宝山隧道地质条件复杂多变,围岩破碎、涌水量大,安全风险高,工期压力大,属于一级高风险隧道。隧道围岩破碎是阻碍施工的大难题,不能采用传统的爆破方式,只能用机械设备进行开挖。在隧道开挖过程中,施工人员以短进尺、快封闭为原则,通过优化断面形式、帷幕注浆、径向注浆等措施,减少和控制变形,确保了施工安全和进度。

四、技术创新:我国铁路行业首次预应力锚杆试验

面对软岩大变形的世界级难题,中铁二院与施工单位联合展开了一系列技术创新,多项成果填补国内空白。

(一)变形分级设计与椭圆形断面——因“变”制宜的科学防控

中铁二院作为设计单位,因“变”制宜,开展轻微、严重、极严重三级大变形分级设计,重点采用受力较好的椭圆形断面、加大边墙初支曲率、加大预留变形量及加长系统锚杆等方案措施,有效控制了现场大变形情况,避免了大范围的初支钢架拆换。

这一椭圆形断面设计通过优化结构受力形态,有效抵抗了高地应力对隧道结构的挤压,防止了因围岩变形导致的衬砌破坏,确保了结构安全。

(二)我国铁路行业首次预应力树脂锚杆试验——主动加固的“技术革命”

施工期间,中铁二院积极开展课题研究,在我国铁路行业首次进行预应力树脂锚杆试验,通过锚杆端头施作预应力,主动加固松动圈围岩,形成有效的松动圈应力拱,变形控制效果极为显著。

区别于传统的被动式支护,预应力锚杆通过主动施加固力对围岩进行加固,相当于给松散的围岩“打了一针强心剂”。这一技术突破对川藏铁路、滇藏铁路等大变形隧道建设起到积极的示范意义。

(三)中隔墙施工法——“大洞分小洞”的核心原理

在隧道内还将修建一个车站,由于作业区域面积大,施工人员还采用在作业面中间建立隔墙的施工方式,稳定周边山体。李鸿恩介绍:“中隔墙主要是来抑制拱顶下沉,就是新奥地利隧道施工方法的一个核心原理,把大洞分小洞来打,中隔墙跟临时仰拱形成了一个十字交叉的形状,然后两侧的力通过临时仰拱分配到边墙初支上面去,这样力就比较均匀。”

五、运营维护:从“最美天路”到“持续守护”

隧道贯通只是第一步,运营维护才是真正的“持久战”。圆宝山隧道贯通后,后续工程仍在有序推进。2021年1月30日,圆宝山隧道无砟轨道圆满完成,标志着“最美天路”建设取得新进展。隧道全长10606米,设计无砟轨道9790米。

在生态环境保护方面,丽香铁路圆宝山2号横洞弃渣场的整治工作也在持续推进。2024年,云南省生态环境保护督察工作领导小组办公室对相关生态环境问题整改情况进行了信息公开,弃渣场专项整治工程正在实施。

六、战略价值:滇西北“最美天路”的咽喉工程

圆宝山隧道是丽香铁路首座贯通的万米长隧,也是全线重难点工程。丽香铁路是国家“十三五”规划和中长期铁路网规划建设的重点项目,连接丽江古城、玉龙雪山、虎跳峡、香格里拉等著名景区,被誉为最美进藏“天路”。

圆宝山隧道的贯通,为丽香铁路全线通车奠定了坚实基础。丽香铁路建成开通后,乘坐动车从昆明到香格里拉仅需4个小时,比现在乘坐汽车节省5个多小时。这条铁路将极大补齐滇西北地区铁路网络和运输服务短板,对于促进滇西北纳西族、彝族、傈僳族、白族、藏族等少数民族地区稳定和旅游经济发展发挥重要作用。