2014年12月26日,随着贵广高铁首趟动车组从贵阳北站驶出,这条穿越喀斯特地貌的“超级地铁”正式投入运营。在贵广高铁全线238座隧道中,一座全长10.953公里的单洞双线隧道以其复杂的地质条件和创新技术成为全线重难点控制性工程之一——这便是高青隧道。它位于贵州省黎平县与广西三江县交界处,穿越黔桂两省区,集断层、岩溶、有害气体、岩爆等不良地质于一身。自2008年10月开工建设以来,中铁十八局的建设者们在喀斯特地貌的极端环境中鏖战数载,以仰拱移动模架等多项创新技术攻克了“地质博物馆”般的重重难关,为贵广高铁这条西南地区通达华南沿海的快速通道铺平了关键道路。
一、工程概况:横亘黔桂山区的10953米“喀斯特禁区”
高青隧道位于贵州省黔东南苗族侗族自治州黎平县与广西壮族自治区三江侗族自治县交界处,是贵广高铁GGTJ-4标段的重难点控制性工程之一。隧道进口里程DK293+252,出口里程DK304+205,全长10953米(约10.95公里),为Ⅰ型双线电气化客运专线隧道,设计行车速度250公里/小时(预留提速条件)。隧道洞内按人字坡设置,全隧采用复合式衬砌。
贵广高铁全长857公里,全线隧道238座、总长464公里,超过全长的一半,桥隧比高达83%。高青隧道所在的GGTJ-4标段由中铁十八局集团承建,管段全长33.951公里,主要隧道工程包括高天隧道(二分之一)、洛香隧道、高青隧道、坡白山隧道共3.5座,隧道总长29349米。标段桥隧相连,沿线地质条件复杂,隧道穿过多条断层,间有岩溶、有害气体、岩爆等各种不良地质,施工难度极大,安全隐患多。隧道进口端设横洞,长166米,隧道中端设1座斜井,长903米,以辅助正洞施工、增加作业面。
二、攻坚难点:喀斯特“地质博物馆”的四大封锁
高青隧道地处云贵高原向广西丘陵过渡的喀斯特地貌区,地势起伏大,地质构造极为复杂。其建设面临四大核心挑战的高度叠加,每一项都足以让普通隧道工程望而却步。
(一)断层破碎带——断裂带上的“步步惊心”
隧道穿过多条断层破碎带。断层破碎带内岩体破碎、地下水极为发育,每穿越一条断层都面临坍塌和涌水的高风险。断层带的密集分布使围岩条件变化极为频繁,施工如履薄冰。
(二)岩溶强烈发育——“地下蜂巢”的致命风险
高青隧道所处区域为典型的喀斯特地貌,岩溶极为发育。溶洞、溶蚀裂隙密布,施工中稍有不慎就可能遭遇巨型溶洞,引发突泥涌水甚至隧道塌陷。岩溶地层的不可预测性使每向前掘进一米都面临未知的地质风险。
(三)有害气体与岩爆——“隐形杀手”与“地下炮弹”的双重绞杀
隧道内间有有害气体和岩爆等不良地质。有害气体对施工人员安全构成直接威胁,通风防爆管理必须贯穿施工全过程;岩爆则使岩石在高地应力下突然弹射而出,对施工人员生命安全和机械设备造成致命伤害。
(四)特长隧道施工与工期压力——“空间困局”与“速度极限”的双重考验
隧道全长近11公里,仅靠进出口两端掘进远远不够。施工中面临长距离通风排烟、物料运输困难等特长隧道施工的共性难题。此外,贵广铁路要求2014年底开通,工期紧张,对施工组织效率提出了极高要求。
三、技术创新:从“仰拱移动模架”到“日掘245米”的系统突破
面对喀斯特“地质博物馆”的多重封锁,中铁十八局的建设者与科研团队展开了一系列技术创新。
(一)仰拱移动模架——全国首创的工装革命
高青隧道为Ⅰ型双线电气化客运专线铁路隧道,全隧采用复合式衬砌,仰拱与衬砌弧线连接,仰拱与填充分开浇注。针对仰拱与填充分开浇筑的施工难题,建设者创新应用了仰拱移动模架。仰拱移动模架由模板系统、台架连接系统、升降系统三大部分组成,模板采用定型钢模,台架采用工字钢加工焊接,通过丝杠与模板连接,升降系统依靠电动葫芦实现模板的提升与就位。移动模架的使用成功解决了仰拱与填充分开浇筑的难题,使仰拱施工效率和质量大幅提升。
(二)快速掘进纪录——连创日产220米以上的“加速度”
在隧道施工冲刺阶段,高青隧道斜井贵阳方向工作面创造了惊人的掘进速度:连续4天每天创造220米,连续6天每天创造230米,连续5天每天创造245米。这一连创高产的速度突破,为贵广铁路全线按时完工奠定了坚实基础。
(三)无砟轨道与标准化施工——“工装保工艺”的质量管控
在隧道施工后期,高青隧道所属标段的70.284公里无砟轨道(含15组道岔)全部完工,比铺轨时间提前了22天。建设者采用无砟轨道施工成套技术,实现了“工装保工艺、工艺保质量”的标准化施工理念。从江轨枕厂还被贵州省工会授予“工人先锋号”荣誉称号。
四、战略价值:贵广高铁的“咽喉”工程
高青隧道是贵广高铁全线重难点控制性工程之一。贵广高铁横跨黔、桂、粤三省区,正线长度845千米,是西南地区通达华南沿海地区的重要区际铁路通道。2014年12月26日,贵广高铁全线通车运营,贵阳至广州的列车运行时间由原来的20小时缩短至4小时左右。
高青隧道以10953米的长度和全线重难点控制性工程的殊荣,成为这条穿越喀斯特地貌的钢铁大动脉上最关键的节点工程之一。从2008年10月开工建设到2014年底全线通车,这座黔桂交界处的地下长龙,见证了中国工程团队在喀斯特极端复杂地质条件下“攻坚克难、敢为人先”的勇气与智慧。隧道施工中形成的仰拱移动模架等创新技术和快速掘进经验,为后续喀斯特地区铁路隧道建设提供了宝贵的工程参照。
