三峨山隧道:成昆复线“极高风险”隧道的5年攻坚

 在大渡河畔,“美女峰”三峨山宁静而耀眼。就在老成昆线的正下方,一条全长10.352公里的隧道正在进行一场跨越半个世纪的穿越。2021年4月22日,历经五年艰苦鏖战,由中铁十七局承建的成昆铁路复线全线控制性工程——三峨山隧道顺利贯通。岩溶、断层、有毒气体让这条隧道成为全线5座极高风险隧道之一。两代建设者在巍巍青山间进行了一场穿越世纪、跨越时空的对望。三峨山隧道的贯通,为成昆铁路复线峨眉至米易段全线通车扫清了关键障碍,使这条承载着半个世纪荣光的钢铁大动脉焕发新的生机。

一、工程概况:横亘“美女峰”的10.352公里“极高风险”隧道

三峨山隧道位于四川省乐山市沙湾区境内,进口位于沙湾镇余溪村,出口位于范店乡。隧道的主要技术参数:

 
 
项目 数据
全长 10.352公里(10352米)
隧道类型 单洞双线铁路隧道
风险等级 全线5座极高风险隧道之一
施工难度 全线施工难度最高的控制性工程
贯通时间 2021年4月22日
承建单位 中铁十七局

三峨山隧道所在的成昆铁路峨眉至米易段(峨米段)扩能工程,是成昆铁路复线的其中一段。项目起于峨眉山市,向南经市中区、沙湾、峨边、金口河,止于攀枝花市米易县,全长397公里,设计时速160公里。三峨山隧道作为峨米段2标段最大的单位工程,全长10.352公里,因距离长、岩溶多、地质复杂等原因,成为了全线施工中的难点工程。

二、建设历程:从“人海大战”到“100%机械化”的五年跨越

上世纪60年代,铁道兵第七师奔赴西南,在重峦叠嶂的“铁路禁区”逢山凿路,遇水架桥,靠着人力和最原始的工具,成功穿越“地质博物馆”,建成了举世瞩目的成昆铁路。半个世纪后,同样是在这片土地上,三峨山隧道的建设者面临着施工难度更大的挑战。

2016年10月,三峨山隧道进口顺利进洞。隧道进口与沙湾南站四号双线大桥衔接,作为峨米段二标最大的单位工程,能否尽早动工、顺利进展、早日贯通,对整个标段、整个项目的全面建设具有十分重要的意义。

2020年2月21日,三峨山隧道正式复工。疫情期间,施工现场进行封闭管理,施工人员经测温登记后才能进入,且施工中必须佩戴口罩。彼时,隧道已掘进超过6公里,还剩3.5公里。

2021年4月22日,历经五年艰苦鏖战,三峨山隧道顺利贯通。过去成昆铁路进口端1000米范围内就有2500人在施工,如今三峨山隧道6个作业面最多只需要300人;过去月成洞百米,如今每月掘进300米。

2022年12月26日,新成昆铁路实现全线贯通运营。三峨山隧道与板栗坡隧道一起,推动沙湾区迈入“动车时代”。

三、攻坚难点:极高风险隧道的“三重地质封锁”

三峨山隧道被列为全线5座极高风险隧道之一。乐山日报报道指出,由于作业距离长,地质结构复杂,隧道成为了全线施工难度最高的控制性工程。其建设面临三大核心挑战的高度叠加。

(一)可溶岩与非可溶岩接触带——突泥突水的高风险区域

三峨山隧道穿越岩溶发育区,易发塌方、突泥突水、拱顶岩爆等。隧道多次穿越可溶岩与非可溶岩的接触带,存在突泥突水、塌方的风险。在岩溶地区,由于受特殊地形环境条件、地质勘察技术等诸多因素的影响,在隧道施工初期往往难以全面了解地质条件。隧道全长10352米,其中岩溶发育区段占比极高。每一次穿越接触带,都是一次与地下水的生死博弈。

(二)两次穿越地表沟槽、多次穿越居民区——施工环境的高度敏感

隧道两次穿越地表沟槽、多次穿越居民区。在如此敏感的地表环境中进行大断面开挖,地表沉降控制要求达到毫米级精度。下穿居民区意味着任何施工扰动都可能影响房屋安全;穿越地表沟槽则面临浅埋段塌陷的高风险。

(三)既有线正下方施工——在“头顶”通行的运营线上作业

隧道位于老成昆线的正下方。隧道要穿越既有线,安全是首位。在正在运营的成昆铁路下方进行新建隧道施工,任何爆破震动或地表沉降都可能影响上方既有线的运营安全。每一次爆破都必须精准控制,确保既有线安全万无一失。

四、技术创新:从“肩挑身扛”到“钢铁臂膀”的百年跨越

面对“岩溶+断层+既有线”的三重封锁,中铁十七局的建设者以100%机械化配套作业和信息化管理手段,展开了一系列技术创新,实现了从“肩挑身扛”到“钢铁臂膀”的百年跨越。

(一)39台(套)专业设备——“黄金组合”的机械化配套

项目部配置了39台(套)隧道建设专业设备,组成一整套隧道施工的“黄金组合”。隧道施工中应用了“隧道之矛”——双臂液压凿岩台车和“隧道之盾”——智能湿喷机械手。2名工人在驾驶工作区操作两条机械臂,1名安全员在后方盯控安全,不到1分钟,凿岩台车打眼完成——“过去这项工作需要十几个工人一起完成”。一名技术人员站在距掌子面10米开外的位置操作“游戏手柄”,指挥智能湿喷机械手对准拱壁均匀喷射混凝土,不到1个小时,50平方米的隧道支护喷射完成。先进的机械装备不仅提升了工程质量和效率,更解放了人力。

(二)信息化监控——“互联网+”的安全质量管控

依托“互联网+”的信息化监控及管理手段,三峨山隧道施工实现了对安全质量各环节、全过程的有效管控。施工人员几时几分进洞?在隧道内停留多久?技术人员分别在哪个位置?都在安全员面前屏幕的监控之中。每一台设备均对应设置二维码,操作人员使用手机端随时调阅技术参数及维保记录,实现“定人、定机、定岗”。项目研发应用精准微爆破技术,每次爆破的冲击和震动仅相当于“跺了一次脚”。三峨山隧道安全员胡旭华介绍:“今年以来,隧道已经爆破400多次,数据一切正常,无一起安全事故”。

(三)隧道标准化作业队——新模式促施工高效

在提质增效的背景下,中铁十七局在三峨山隧道成立了首个隧道标准化作业队。通过优化资源配置,在人、机、物等不变的情况下,效率和利润都大幅提升。和传统劳务分包作业队相比,标准化作业队掘进速度平均每月增加30米,每延米较传统劳务分包模式成本下降约1000元。

(四)工装引路——辅助坑道的优化革命

成昆铁路重难点工程三峨山隧道施组优化,通过辅助坑道982米双车道横洞替换2000米单车道平导,缩短工期10个月,消除工期风险,降低工程成本3000万元。组建三峨山隧道进口平导5m×6m小断面辅助坑道机械化配套施工,进一步提升了施工效率。

(五)自行式液压栈桥——“隔跨跳跃”的空间革命

乘坐电瓶车从洞口进入掌子面,会经过一段“桥面”,不时有挖掘机、铲车、皮卡车从“桥面”经过,而其下方正在进行仰拱和地面浇筑作业。这是国内最先进的自行式液压栈桥,在空间狭小的隧道内,保证出渣和洞内材料运输互不干扰。建设者采用“隔跨跳跃”的辅助施工“神器”,保证开挖和衬砌可以同步作业。

五、战略价值:新老成昆“跨越时空的对望”

三峨山隧道是成昆铁路复线全线控制性工程。成昆铁路是中国的一张“名片”,是20世纪人类创造的三大奇迹之一。伴随着经济社会发展,成昆铁路已经无法满足西南地区的运输需求,成昆铁路复线开工建设。

半个世纪,同一线路走向,建设者在不同时代奏出不一样的乐章,这是两代筑路人跨越时空的对望。60年前,铁道兵靠着血肉之躯肩挑身扛、凿岩掘进,贯通了崇山峻岭。今天,面临施工难度更大的三峨山隧道,项目建设者通过采用100%机械化配套作业,实现了高效钻孔、精准定位,极大提升了施工效率和进度。

2022年12月26日,新成昆铁路实现全线贯通运营。三峨山隧道以10.352公里的长度和极高风险隧道的殊荣,成为这条纵贯川滇的钢铁大动脉上最关键的节点工程之一。从2016年的艰难鏖战到2021年4月的胜利贯通,再到2022年12月新成昆铁路的全线通车运营,这座大渡河畔地下长龙的每一米掘进,都是中国工程团队在极端复杂地质条件下“攻坚克难、敢为人先”的生动写照。