大瑞铁路秀岭隧道独头掘进创亚洲新纪录

发布日期：2020-11-16

　　11月3日，由一公司大瑞四分部负责施工的大瑞铁路秀岭隧道进口平导顺利掘进至9502.6米，这一掘进长度创造了铁路山岭隧道独头掘进新的亚洲施工纪录。
　　作为泛亚铁路西线、中缅国际铁路大通道中国境内最后一段的大瑞铁路，东起云南大理，西至中缅边境城市瑞丽，线路全长约330公里，为国铁一级单线电气化铁路。作为全线重点控制性工程的秀岭隧道全长17623米，为全线最长的双向独头掘进隧道。
　　据了解，秀岭隧道穿越横断山脉，经过7条断裂带，在施工过程中，多次遭遇大规模塌方、软岩大变形、涌水突泥、岩爆、岩溶、高地热等施工难题。创造这一独头掘进新纪录的建设者们，至少要克服三大挑战：
　　挑战一：地质构造复杂多变。秀岭隧道位于“滇西红层”地质带，这是唯一一个以区域地名命名的地质构造层，具有“遇水成泥、遇风则粉”的特点，导致围岩变化频率极快，前一米还是坚硬的岩石，后一米突然就是如“豆腐”般软弱的稀泥。
　　建设者们在隧道掘进过程中遇到大规模的不良地质段时，采用玻璃纤维锚杆注浆对掌子面进行加固，对隧道土体围岩进行锚固改良，犹如在“豆腐”里注入凝固剂形成“冻豆腐”，在避免了掌子面正面坍塌的同时，开挖机械可采用全段面法或两台阶法开挖通过，极大提高了工程进度和安全质量。建设者们基于隧道玻璃纤维注浆锚杆超前预支护结构的“一种不良地质围岩隧道加固方法”，获得国家实用新型专利。
　　挑战二：高应力导致隧道初支大变形。软弱围岩大变形也是“滇西红层”容易引发的又一严重地质灾害。主要表现为开挖支护后围岩自稳能力差，在预应力和侧应力的相互作用下，导致用于横撑支护用的工字钢被挤压成了麻花状，变形最大时达到了2米左右，给施工安全带来极大的威胁。
　　建设者们在施工中将“马蹄形”断面改为“椭圆形”断面加设预应力锚索的首创施工工艺，以改善受力方式，提高了围岩的自稳能力。并利用激光的发射原理及产生过程的特殊性对围岩面进行量测，及时掌握围岩收敛数据，反馈并指导仰拱开挖长度和跟进距离。以便有针对性地改进施工工艺和施工参数，有效的减小了岩体变形概率，保证软弱围岩仰拱施工安全高效。
　　挑战三：高地温导致作业环境极为恶劣。随着秀岭隧道掘进的不断深入，气温也不断升高，掌子面的温度最 高 时 达43℃，洞内空气湿度接近100%。高地温所带来的闷热和空气浑浊导致的恶劣环境给作业人员造成了很大的困扰。
　　为改善作业环境，提高作业效率，四分部为此采购了两台制冰机24小时不间断生产冰块，确保每天10吨的冰块量运送到施工现场。通过物理降温的方式，可以降温2℃左右。同时，通过改良隧道的通风方式和风循环模式，特别是针对隧道作业机械这些发热设备，在其后方设置发散风筒和除尘器，使送入的新鲜风发散在施工机械后形成风墙，并将作业产生的粉尘吸入湿式除尘器。通过采取“风墙隔离+除尘器”的关键措施，保证了降温在3℃以上，降尘率达95%以上。
　　据了解，目前国内在进行特长大隧道施工时，大多数是采用设置横洞、斜井、竖井等施工方法，以增加开挖作业面，实现“长隧短打”。但受地理地形限制，秀岭隧道不具备开辟横洞、斜井、竖井的条件，只能采取进出口两头长距离掘进的方式。这就导致了隧道施工难以提速，推进缓慢。也正因为如此，秀岭隧道工期从最初的5年半，一度调整为8年，又再度调整为13年，成为影响大瑞铁路全线贯通的一个“超级拦路虎”。
　　为提高施工效率，大瑞四分部在全线率先将悬臂掘进机应用于铁路特长小断面隧道施工，由于没有标准和规范可以借鉴参考，建设者们反复对悬臂掘进机的性能进行熟悉和调试，开展工艺性试验，在保证安全、质量、经济的前提下，施工效率得到了巨大提升，创造了月进度168米的最高纪录，证明了悬臂掘进机工法在软弱围岩地段相对传统钻爆法在安全、质量、进度上更有优势。相较钻爆法施工的年平均进度提高40%以上，节约工期8个月以上。
　　据了解，集团公司以秀岭隧道突泥涌水、软岩大变形、断层破碎带、高温热害等隧道建设世界性难题为重点，开展了100余项课题研究，获得国家专利2项，省部级科研成果3项，企业级科研成果41项，为今后国内“特长大”重难点隧道施工提供了相应的科研成果和先行先试的经验借鉴。
（岳彬）