2014年8月30日,在甘肃陇南武都区西秦岭深处的崇山峻岭间,随着最后一声炮响回荡在山谷,兰渝铁路六标段最后一座隧道——枫相院隧道顺利贯通。这座全长12.132公里的双线隧道,地处川甘陕三省交界的西秦岭中山区,地质条件极为复杂,断层破碎带、突泥涌水等地质灾害频发。自2009年初开工以来,中交一航局建设者历时五年半艰苦鏖战,克服了暴雨洪水、山体滑坡、隧道渗水、供风供电难等重重困难,以贯通全线最后一座隧道的优异成绩,为兰渝铁路这条跨越秦岭、打通蜀道天险的钢铁大动脉铺平了最后一段道路。2017年9月29日,兰渝铁路全线正式开通运营,兰州至重庆的铁路运行时间由原来的22小时缩短至6.5小时。
一、基本概况与工程数据
枫相院隧道位于甘肃省陇南市武都区枫相乡境内,是兰渝铁路兰州至重庆段六标段(LYS-6标段)最长的一座隧道。隧道的主要技术参数:
| 项目 | 数据 |
|---|---|
| 全长 | 12132米(另有12129米记录) |
| 隧道类型 | 双线铁路隧道 |
| 铁路等级 | 国铁Ⅰ级 |
| 设计速度 | 基础设施200公里/小时 |
| 洞内纵坡 | 12.8‰、13‰、12.8‰单面下坡 |
| 辅助坑道 | 1处横洞(渭河横洞294.7米)+2处斜井(清水沟斜井1582米、庙湾里斜井1217米) |
| 开工时间 | 约2009年初 |
| 贯通时间 | 2014年8月30日 |
| 施工周期 | 5年半 |
| 承建单位 | 中交第一航务工程局有限公司 |
枫相院隧道所在的兰渝铁路六标段,起讫里程DK423+915至DK501+005,正线全长77.09公里。标段内共有隧道13座,全长69.42公里,占正线总长的90%以上。其中,10公里以上隧道2座,枫相院隧道为六标段最长,由中交一航局一分部承建。隧道进口里程DK433+982,出口里程DK446+181,横跨武都区枫相乡境内。
二、建设历程:五年半打通“最后堡垒”
枫相院隧道是兰渝铁路六标段13座隧道中最后一座贯通的。2009年初,隧道正式开工建设。然而,施工面临的第一个挑战就来自交通——枫相院隧道的庙湾里斜井便道由中交一航局一公司第八项目部承建,全长约11公里,创下兰渝铁路工程单洞便道长度之最。由于施工工地距离甘肃206省道较远,自然环境尚属原始状态,交通异常不便,施工设备、物资供应、后勤保障均受到严重制约。特别是在夏季强降雨之后,便道受到河水上涨的冲刷,部分路段受到严重损坏。
进入正洞施工后,隧道面临着断层破碎带、突泥涌水等地质灾害的持续威胁。施工过程中,暴雨洪水灾害、山体滑坡、隧道渗水大、供风供电难等不利因素接踵而至。2014年8月30日,经过五年半的艰苦鏖战,枫相院隧道实现顺利贯通。9月2日,中交一航局在枫相院隧道施工现场举行了隆重的隧道全部贯通庆祝仪式,兰渝铁路公司、设计、监理单位等领导共同出席。兰渝铁路有限责任公司特向中交一航局发来贺电,对其克服重重困难实现管区所有隧道全部贯通表示祝贺,并予以全线通报表扬。
三、攻坚难点:西秦岭的“三重封锁”
枫相院隧道地处西秦岭中山区,地质条件极为复杂。其建设面临三重核心挑战的高度叠加。
难点一:断层破碎带与突泥涌水。 枫相院隧道存在着断层、突泥涌水等突出地质风险。隧道洞身穿越多条断层破碎带,岩体破碎、裂隙发育,在富水条件下极易发生突泥涌水灾害。每一次突水突泥都意味着掌子面被淹、施工被迫中断、已支护段落可能被破坏,对施工进度和安全构成严重威胁。
难点二:11公里便道的“原始状态”施工。 枫相院隧道的庙湾里斜井便道全长约11公里,创下兰渝铁路工程单洞便道长度之最。施工工地距离甘肃206省道较远,自然环境尚属原始状态,交通异常不便,施工设备、物资供应、后勤保障均受到严重制约。夏季强降雨之后,便道受到河水上涨的冲刷,部分路段受到严重损坏。全体施工人员克服重重困难,利用钻爆法等先进施工工艺,增开工作面,保证了隧道便道的施工进度顺利完成。
难点三:长距离独头通风与供风供电困难。 隧道全长划分成四个施工工区:渭河横洞担负正洞施工3018米,清水沟斜井担负正洞施工3274米,庙湾里斜井担负正洞施工2726米,出口工区担负正洞施工3111米。清水沟斜井与庙湾里斜井长度均超过1000米,相向施工长度最长达8799米,全靠两井口压入式通风。一般而言,隧道在施工至1500米左右时,通风时间及效果均大为下降,洞内空气条件已较差。清水沟斜井最长单向施工长度4856米,庙湾里斜井最长单向施工长度3943米,施工通风更是难上加难。施工现场供风供电同样困难重重,严重制约了施工进度。
四、技术创新:长大隧道施工通风的极限探索
面对长距离独头掘进带来的通风难题,建设者在枫相院隧道进行了系统性的技术探索与实践。
综合通风方案。 全隧道四个工区均采用无轨运输、独头单向掘进的施工方案,隧道施工采用压入式、压入式和抽出式混合通风方案。在洞外设置主风机,接风管引至工作面,为工作面提供新鲜空气,污浊空气通过正洞和通道排出洞外。同时,在洞内每隔500至800米设置射流风机,加速污浊空气的排除,改善洞内作业环境。
通风计算与风机选型。 施工团队对各工区的供风需求进行了精确计算,以最大供风长度作为设计依据。各工区的施工供风长度为:渭河工区2855米、清水沟工区4856米、庙湾里工区3943米、出口工区3111米。在满足通风效果的前提下,合理调配现有设备,减少新购风机的数量;在净空允许的情况下,采用大直径风管,减少能耗损失。
斜井挑顶施工技术。 枫相院隧道清水沟斜井三岔口段挑顶施工采用台阶法开挖,交叉口处斜井与正洞的初支加强,使挑顶施工过程快速、安全,成功完成了由斜井到正洞的过渡。这一施工经验可为类似条件下隧道挑顶施工提供参考。
CRTS-Ⅰ型双块式无砟轨道。 枫相院隧道等长大隧道内铺设无砟轨道,道床类型为CRTS-Ⅰ型双块式无砟轨道,铺设道床长度102.76单线公里。无砟轨道具有整体性强、稳定性高、耐久性好等优点,能持久保持轨道几何尺寸,确保了列车在长大隧道内的高速平稳运行。
五、战略价值:兰渝铁路的“咽喉”工程
枫相院隧道是兰渝铁路六标段13座隧道中最后一座贯通的。它的贯通,标志着中交一航局承建的兰渝铁路13座隧道全部贯通。
兰渝铁路正线全长820公里,建成后跨越巍巍秦岭,打通蜀道天险,使兰州至重庆通车时间由原来的22小时缩短至6个多小时。兰渝铁路六标段位于川甘陕三省交界处,正线全长76.94公里。标段内隧道13座,全长69.42公里,占正线总长的90%以上。枫相院隧道作为六标段最长的隧道,是这条钢铁大动脉上最关键的控制性工程之一。
兰渝铁路岷县至羊木段正线全长276.05公里,共设岷县、哈达铺、陇南、枫相院等10个车站,共有41座隧道,总延长431.24公里,桥隧比高达90.3%。枫相院站是兰渝铁路岷县至羊木段的一个越行站,隶属于兰州铁路局。该站于2016年底投入使用,主要承担列车的会让、越行任务。枫相院隧道作为这条桥隧比高达90%的铁路线上最关键的“咽喉”工程,其贯通为兰渝铁路2017年9月29日全线开通运营扫清了最大障碍。
