榆社隧道：郑太高铁“全线最难”的21条断层穿越

 2019年11月23日，随着最后一声炮响在太行山西麓的群山深处回荡，郑太高铁太焦段全线公认难度最大、风险最高的控制性工程——榆社隧道提前实现全线贯通。这座全长10.67公里的单洞双线隧道，位于山西省晋中市榆社县境内，穿越21条断层破碎带，最大日涌水量达8.5万立方米。自2016年10月开工建设以来，中铁十六局的建设者们在“全线最难”标段中鏖战三载，以月进度持续突破1公里的高产掘进纪录，攻克了浅埋、富水、断层破碎带等多重世界级难题。榆社隧道的贯通，为2020年12月12日郑太高铁全线开通运营扫清了最大障碍，使太原至郑州的铁路运行时间由此前的数小时缩短至2小时24分。

一、工程概况：横亘太行山西麓的10.67公里“全线最难”隧道

榆社隧道位于山西省晋中市榆社县境内，线路由白北村南进入隧道，下穿地河滩、刘家五科、四十亩、东沟、辉教村、桥里沟、药峪、南窑，出口位于河峪乡平底村北。隧道的主要技术参数：

榆社隧道所在的太焦高铁站前3标，由中铁十六局集团一公司承建，线路全长16.067公里，主要包括榆社隧道、白北隧道、乌马河大桥和476米路基，是全线公认难度最大、风险最高、外围环境最复杂的标段。作为郑太高铁“八纵八横”高速铁路网呼南通道的重要组成部分，太焦高铁全长358.8公里，设计时速250公里。榆社隧道被列为全线重难点控制性工程，其施工进度直接关系到整条铁路的通车节点。

隧道穿越太岳山隆起带，经过南北构造和新华夏构造体的复合作用，地质构造极为复杂。全隧集岩溶、突水、涌泥、断层破碎带等不良地质于一体，先后穿越21条断层，富水区较多。隧道通过地层主要为新黄土、砂岩、泥岩，其中砂岩为较硬岩，泥岩和泥质砂岩为软岩或较软岩。

二、建设历程：“全线最难”标段的三载鏖战

2016年10月，项目建设拉开序幕。面对征迁难度大、材料供应受限、环保标准高、管控严等重重关卡，项目团队确定了“快速进场、标准建设、有序推进、重点跟进”的建设思路。

2018年10月7日，白北村乌马河大桥顺利合拢。2019年6月3日，白北隧道实现贯通。2019年11月23日，经过三年艰苦奋战，榆社隧道提前完成节点任务实现全线贯通。隧道贯通后，项目团队“戴着口罩抓生产”，与疫情较量，同时间赛跑。针对无砟道床快速施工技术进行重点攻关，创下单日单套工装设备左右线合计完成270米的施工纪录。仅用一个多月时间快速完成32公里无砟轨道施工任务，并在2020年8月一次性顺利通过静态验收，创造了郑太高铁建设的“加速度”。

2020年12月12日，郑太高铁全线开通运营。通车后，焦作至太原的铁路运行时间缩短至2小时左右，郑州至太原也只需2小时24分。

三、攻坚难点：“全线最难”隧道的三重封锁

榆社隧道被列为全线重难点控制性工程，其建设面临三大核心挑战的高度叠加。

（一）21条断层破碎带——“断裂带上的步步惊心”

隧道区断裂构造发育，断层共计21条，其中9条为实测断层，13条为物探推测断层。隧道穿越富水断层破碎地质段时，易出现塌方、变形、突泥突水等问题。在隧道施工过程中，从断层破碎带穿过，并涌出大量碎石泥散体，持续清方量达3000立方米。在小里程DK76+232右拱位置产生散体带，地下水和雨水排渗补给作用下，泥质粉砂岩一部分遇水软化崩解泥化，表现为软塑状，持续出现涌泥、坍塌等地质灾害。

（二）最大日涌水量8.5万立方米——“水帘洞”中的生死博弈

隧道正常涌水量39107.45立方米/天，最大涌水量达85029.01立方米/天。施工时极易发生突水危险，安全风险极高。该工程所在地区地下水发育，加之持续降雨，山顶的水不断汇集到沟底，并通过沟底排渗到洞内。斜井坡度较大，进水量峰值超过泵站负荷，导致隧洞中积水深度达40厘米。最大日涌水量8.5万立方米相当于每天涌出约40个标准游泳池的水量。

（三）浅埋段与地表明水——“头顶悬河”的毫米级控制

隧道浅埋段里程为DK79+915～DK80+055、DK80+830～DK81+100，最浅埋深仅12米，位于DK80+015处。隧道上方发育一条冲沟，有明水流动。浅埋段围岩整体性差，极易发生坍塌危害，尤其是地表河沟常年明流水，施工难度大、危险性高。在如此浅的埋深下进行大断面开挖，地表沉降控制要求极为苛刻，稍有不慎就可能引发地表塌陷。

四、技术创新：从“三台阶开挖”到“月掘进1公里”的系统突破

面对21条断层与8.5万立方米日涌水的双重封锁，中铁十六局的建设者与科研团队展开了一系列技术创新。

（一）“横向棚洞法”——斜井进正洞的全国首创

以太焦高铁榆社隧道2号斜井为例，建设者创新采用横向棚洞法，结合大断面隧道特点，实现了由斜井安全进入正洞的快速施工。该方法避免多次开挖造成围岩扰动，保证施工安全，快速完成斜井进正洞挑顶施工。

（二）膨胀剂非爆破开挖与三台阶法——浅埋段的“精准手术”

针对浅埋段围岩整体性差、极易发生坍塌的难题，建设者从安全性、环保性、经济性角度出发，采用膨胀剂非爆破开挖与常规钻爆相结合的三台阶开挖方式。实践证明这一结合方式能够顺利通过浅埋段的施工。施工中辅以管棚与超前小导管相结合的超前固结注浆、格栅钢拱架等一种或多种措施联合支护。

（三）上台阶预留核心土与环形导坑开挖——断层破碎带的“稳扎稳打”

针对断层破碎带施工，采用上台阶预留核心土、环形导坑开挖和下台阶左右侧错开开挖的方法。由于围岩结构较软，采用机械和人工配合开挖，降低对围岩的扰动。上台阶开挖面积缩小后及时做好支护，使围岩变形得到有效控制。下台阶采用左右侧错开开挖，防止两侧钢架产生悬空。每循环开挖进尺控制在0.5米。

（四）月掘进突破1公里——全线最快的高产纪录

项目部不断强化资源配置，优化施工组织，一路闯关夺隘，披荆斩棘，创造了月进度持续突破1公里的高产掘进纪录。项目部围绕“降本、提质、创效”主线，强力推进标准化管理向工艺、工装、工法层面细化深化。先后自主研发国家实用新型专利3项，申报省部级工法2项。

五、战略价值：郑太高铁的“咽喉”工程

榆社隧道是郑太高铁太焦段全线公认难度最大、风险最高的控制性工程。它的贯通，标志着太焦铁路全线建设取得决定性突破。

郑太高铁是我国首条纵贯太行山的高速铁路，北起山西太原，途经晋中、长治、晋城、焦作，南至河南郑州，全长432公里。全线开通后，太原至郑州的铁路运行时间由此前的数小时缩短至2小时24分。

榆社隧道通车后，运营维护工作持续进行。2021年春运期间，中国铁路太原局集团有限公司太原高铁工务段榆社西桥隧工区的“95后”班长申源和他的工友们，每天跋山涉水，为郑太高铁太焦段的桥梁和隧道设备“把脉问诊”。2024年7月，为应对汛期山体落石威胁，榆社段实施山体防护工程。