中国铁建在雪域高原打通万米长隧

文章来源:中国铁道建筑集团有限公司   发布时间:2020-04-20

4月7日,中国铁建所属中铁十七局参建的川藏铁路拉萨至林芝段米林隧道顺利贯通。至此川藏铁路拉林段全线47座216.5公里隧道全部贯通,为该段线路按期开通运营奠定坚实基础。

米林隧道位于西藏自治区林芝市米林县境内,平均海拔3100米,最大埋深约1200米,全长11560米。其中中铁十七局承建了该隧道5974米正洞和1602米横洞的施工任务,面临风积沙、有毒有害气体、围岩多变、高地应力、突泥涌水等不良地质难题,是全线重难点控制性工程。

变“软”为“硬”,“锁住”流沙稳开局

风积沙是青藏高原拉萨河谷和雅鲁藏布江河谷一种独特的地形地貌。高原风积沙分布区域广泛,且积沙厚度大,成因特殊,季节性流动变化较大,铁路选线设计难以避让。

“近百米的风积沙掩埋在米林隧道进口,我们就像在沙漏里打洞。刚刚‘扒开’一层流沙,由于外力作用,上部的流沙就会想洪水一样将洞口掩埋,甚至内部有塌方的风险,施工关键就在如何将极不稳定的细沙定住。”中铁十七局拉林铁路项目指挥长王树成介绍。2015年6月,复杂多变的高原地质给了项目一个“下马威”,如何打开米林隧道的“大门”成为建设者遇到的第一个难题。

中铁十七局集团承建川藏铁路拉林段米林隧道洞口外景

该项目结合高原地区风积沙隧道特定的成因及其工程地质特性,反复试验探索,创新研究出风积沙隧道设计施工的工艺工法,用高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入沙层,形成连续搭接的水泥加固体,同时结合“加密小导管超前支护”、喷射混凝土、加设钢片等新工艺,最终成功锁住了渗漏的沙子,形成了风积沙隧道施工的成套技术和风积沙隧道洞外延伸区域防风固沙技术,成功穿越风积沙地段。

科技监控,攻克有害气体难题

“切断洞内电源,关停全部机械设备,所有人员迅速撤离至隧道外!”开挖班工人正在掌子面打钻作业,突然钻孔内一股有强烈刺激性气味的气体喷涌而出,并且出现眼睛酸疼症状,正在隧道内检查的中铁十七局拉林项目二分部副经理陈晋立即要求全员撤出洞外。

这是2016年7月22日,米林隧道横洞在钻孔施工过程突现不明气体的场景,陈晋现在回想起来仍心有余悸。

随后,西藏铁路建设有限公司立即组织项目和相关单位技术人员进行现场踏勘检查,综合检测结果分析得出,米林隧道横洞天然气体呈弱酸性,并判断含有硫化氢等有害气体,是由于火山喷发时来不及散发的气体凝聚起来形成相对富集的气囊,后期的构造活动中通过断裂带运移滞留在了本区的构造破碎岩体之中,要求项目部按照瓦斯隧道施工要求进行后续施工管理。

中铁十七局集团承建川藏铁路拉林段米林隧道掌子面打钻作业

“我们明确了‘加强通风、加强监测、疏散现场人员、加强安全防护’的工作重点,运用科技手段和严格现场管理来攻克有毒有害气体难题。”中铁十七局五公司拉林项目二分部经理康艳军介绍。项目部在米林隧道横洞工区安装了KJ83N型煤矿安全监控系统,可对隧道内硫化氢、甲烷、一氧化碳有害气体浓度、涌出量进行自动监测、报警,现场设置专人定期对有毒有害气体进行巡查,携带便携有害气体监测仪器,进行24小时实时监测,及时采取防范措施。同时,他们还增加通风设备,24小时不间断压入式通风稀释掌子面气体,利用防爆型仪器、设备,通过地质调查法、物探法及钻探法等多种手段提前探明前方气体富集情况,预测有害气体涌出量,为隧道安全掘进保驾护航。

精准爆破,顺利度过岩爆区

“隧道深埋于1200米的高山深处,意味着面临强烈的高地应力,再加之隧址区范围内基岩为片麻岩、糜棱岩及碳酸盐岩块,岩体极易出现掉块现象,工人们每天都穿着防弹衣,戴着头盔和防毒面具,全副武装干活儿,跟上战场一样,负重超过5公斤。”中铁十七局拉林项目二分部总工冯爱介绍。

中铁十七局集团承建川藏铁路拉林段米林隧道水压光面爆破效果

该隧道岩爆段落全长7500米,占隧道总长的64.88%,安全风险极高。中铁十七局拉林项目依托“冯爱职工创新工作室”大力进行技术创新,在全线率先采用水压光面爆破和聚能水压光面爆破技术,该技术有效利用聚能管对爆轰力的抑制和导向作用,将产生的高能流集中向隧道轮廓线上传导,确保高能流毫无损失的传播到炮眼上,不仅有利于在复杂地质保障围岩稳定和施工安全,施工效率还提高了10%以上,累计节约成本数百万元。同时,结合现场实际围岩情况对爆破参数、支护参数等进行合理调整,通过初喷钢纤维混凝土、增加初支厚度、架设钢拱架进行防护等手段进一步增强初支稳定性。该创新工作室研发的隧道智能喷雾装置、防岩爆台车等国家实用新型专利也为隧道施工增添新动力。

该项目还增加了隧道监控量测点,对开挖工作面附近围岩的岩石性质、状态强化监测,随时掌握围岩动态和支护结构的受力状态,为施工推进保驾护航。

拉林铁路是人类历史上第一次穿越喜马拉雅山脉和念青唐古拉山脉之间的藏南谷地高山区的铁路,全线正线全长435.48公里,为单线电气化Ⅰ级铁路,设计行车时速160公里,建成通车后对沿线国土资源开发,维护民族安定团结,促进藏区经济发展具有十分重要的意义。