以科技創新圓夢蘭渝百年夙愿(圖)
時間:2017-10-16 瀏覽次數:

在鐵路行業有一個形象的比喻:如果說11年前開通的青藏鐵路因大范圍存在的多年凍土被稱作是一塊難啃的“凍豆腐”,那么剛剛開通的蘭渝鐵路則更像是一碗“豆腐腦”,其“第三系富水粉細砂”地層極易涌水涌沙,隧道掘進就像在“豆腐腦”里打洞,難度堪稱世界之最。

其實早在孫中山先生的《建國方略》中,蘭渝鐵路就被列為“中國鐵路系統中最重要者”,但沒有足夠的技術實力,這條鐵路就只能停留于想象。

幸運的是,承擔全線總體勘察設計任務的中鐵一院工程技術人員,面對一系列罕見的世界性難題,頑強攻堅,大膽創新,經受了體力、智力、耐力的重重考驗,用整整12年的拼搏,一個一個地啃下了這些在國外專家眼中根本就不可能完成的“硬骨頭”,讓中國人的百年希冀得以一朝夢圓。

探:綜合勘察探明地質情況

早在蘭渝鐵路線路規劃之前,為確立最佳的線路方案,將不良地質的影響降低到最低程度,我院先后進行了多次大范圍的方案比選。而由于全線地形、地質條件復雜,區域地質研究程度比較低,可供利用的既有地質資料又很少,2006年1月初至2月底,再次組織精銳力量,對線路所經地區進行了大范圍的航測遙感判釋和專題加深地質調繪工作。歷經千辛萬苦,通過遙感解譯、地質調繪,鉆探、物探、原位測試及試驗測試等綜合方法,查明了沿線地區的地層巖性、地質構造、特殊巖土、不良地質、地應力、地震烈度分區及地下水等工程地質水文地質條件,為后續設計提供了詳實可靠依據。

在全線控制性工程——胡麻嶺隧道的施工遇阻后,我院為快速查明掌子面附近的塌方情況以及潛在塌方風險的范圍,大范圍采用先進的瞬變電磁法等物探手段,以地表發生塌陷、冒頂的重點區域為中心,在線路縱向300米、左右各100米的范圍內逐步由外向內展開高精度測試,準確查明了隧道塌陷區的地層巖性、巖層分界線、空腔范圍以及地下水埋深地層和空腔的賦水情況,為評估治理及應急施工方案提供了準確、翔實的第一手資料。

創:設計創新破解世界難題

蘭渝鐵路的設計難度舉世公認,其設計總體黃彥彬對此有著深刻的體會:全線共穿越區域性大斷裂10條、大斷層87條,是我國地質條件最復雜的山區長大干線鐵路之一,尤其是廣泛存在第三系富水粉細砂巖、高地應力軟巖大變形、高瓦斯和巖溶突泥突水四大高風險隧道群,其中第三系富水粉細砂層和高地應力軟巖大變形地質,極大地影響著隧道的開挖和掘進,代表性隧道有胡麻嶺、桃樹坪和木寨嶺隧道,也就是后來著名的“胡桃木”隧道。

黃彥彬介紹說,“第三系富水粉細砂巖”極易受到擾動。隨著施工的進展,圍巖失穩現象將越發嚴重,已開挖隧道掌子面的水穩性極差,一旦失穩極易發生突涌,一般在開挖2小時后表面開始滲水,4小時后開始軟化,6小時后開始流動,10小時后已經成為泥糊。前國際工程地質與環境協會(IAEG)主席CarlosDelgado教授在考察蘭渝鐵路時曾說:“在這套地層中修隧道,世界上還沒有先例,你們很了不起”。

針對“胡桃木”隧道面臨的世界性難題,中鐵一院成立了以中國工程院院士梁文灝和全國工程勘察設計大師李國良為首的工作組;組織技術骨干與國內頂尖科研院校開展深度合作,針對關鍵性技術進行專題研究和科研攻關。通過不斷試驗,全面掌握了第三系富水粉細砂巖的基本工程特性及變化規律,取得一系列重大技術突破,確定了“重降水、密導管、強支護、輔注漿、快挖快支快封閉”的設計原則和一整套系統的設計施工關鍵技術,其中多項研究屬國內首創,部分課題處于國際前沿。

在應對復雜水穩特性方面,中鐵一院設計采用了“洞內超前真空+地表深井”綜合降水體系,其地表降水井的深度達到280米,為國內外所罕見,可確保將掌子面的含水率控制在10%以下。同時,根據各掌子面含水率的不同,有針對性地選擇采用不同的施工工法,如對胡麻嶺隧道的不穩定部分采用九部雙側壁工法施工,將隧道開挖面分成九個小斷面進行,若小斷面中發生突涌,便于及時處理和解決,從而降低了出現大規模突涌的風險,保證了開挖安全。

造:黃土高原再造綠色長龍

蘭渝鐵路所經區域一頭是生態環境脆弱的黃土高原,一頭是被稱為“生態基因庫”的秦嶺山區。我院不但秉承“環保設計”理念,在方案設計階段即對生態敏感區、主要文物保護區進行繞避,最大程度地保護了生態環境,更積極變“?!睘椤皠摗?,在相對貧瘠的黃土高原再造了一條綠色的鋼鐵長龍。

建設期間,中鐵一院積極參與設計解決涉及沿線群眾民生的“順水、順渠、順路”等民生工程490項,累計長度111.63公里;設計復耕和綠化棄渣場、取土場等9697畝,比占用前增加土地174畝;通過對車站和鐵路路基進行全部綠化,栽植各種灌木、苗木近115.6萬平方米;通過設置防止噪聲的聲屏障及廢水處理和排放、固體廢物處置等一系列環保設施,使工程建設對環境的影響降低到最低程度,同時兼顧了民生。

2005年完成預可行性研究報告至今,12年的春華秋實,我院的設計者通過對關鍵性技術的突破和多管齊下的綜合解決措施,有效保障了蘭渝鐵路的建設和開通,并為“大美蘭渝,綠色蘭渝”做出了不可磨滅的貢獻。

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