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10年鑿山,讓動車上高原!川青鐵路德勝隧道這樣被“啃下”

2024-05-13 1130 0

德勝隧道出口。

德勝隧道出口。

5月11日,在海拔2800米的群山深處,當(dāng)川青鐵路德勝隧道最后一段圍巖被鑿?fù)?,身穿不同顏色工服的建設(shè)者,從兩頭奔向中間會合,興奮地?fù)肀г谝黄稹?/p>

通車以后,動車通過這條長近23公里的隧道,僅需7分鐘,但上萬名建設(shè)者卻為之奮斗了10年。“剛畢業(yè)就來了這里,現(xiàn)在終于通了,真是激動??!”回憶起這些年建設(shè)的艱辛,中鐵十六局成蘭鐵路項(xiàng)目指揮部工程部部長李祎楠感慨不已。

隨著德勝隧道貫通,川青鐵路建設(shè)再下一城。年內(nèi),動車將**次在海拔3000多米的川西北高原飛馳。這條國內(nèi)最長的單洞雙線鐵路隧道,是如何被打通的?

多種不良地質(zhì)疊加

遇到突發(fā)情況300多次

川青鐵路從成都平原區(qū)邁向川西高山高原區(qū),最大海拔高差2000多米,沿線地質(zhì)極為復(fù)雜,多種不良地質(zhì)疊加,建設(shè)難度超前。德勝隧道正處于全線地質(zhì)最復(fù)雜的區(qū)域。

川青鐵路年內(nèi)通車段示意圖。

川青鐵路年內(nèi)通車段示意圖。

“10年建設(shè)期間,遇到的掌子面溜坍、涌泥、突水、大變形等影響工期的突發(fā)情況,就有300多次,可以說,隧道建設(shè)能遇到的不良地質(zhì)問題,在這里都遇到了?!敝需F二院成蘭鐵路項(xiàng)目德勝隧道技術(shù)負(fù)責(zé)人尹厚繼說。

為什么會這么難?他展示了一張地質(zhì)構(gòu)造圖,可以看到,德勝隧道位于四川盆地與青藏高原東側(cè)的地形急變帶,位于三條活動斷裂帶組成的“A”字型三角形斷塊區(qū)域,穿越17個(gè)次級褶皺、1條斷層,臨近岷江活動斷裂帶,最近的距離只有500米。

德勝隧道2014年開工建設(shè),但勘察設(shè)計(jì)工作,早在2008年就啟動。中鐵二院川青鐵路德勝隧道地質(zhì)負(fù)責(zé)人魯金林全程參與了前期選線?!?年時(shí)間,我們對隧道沿線80平方公里地表進(jìn)行了地質(zhì)勘探。”他說,總計(jì)地質(zhì)鉆孔8000米、物探3萬米,累計(jì)比隧道的里程還長,依然找不到安全的、可以鑿山進(jìn)入隧道的洞口。最后“夾縫中選優(yōu)”,把原本計(jì)劃的2條短隧道合并為1條長隧道,并采取單洞雙線合修的方式,徹底規(guī)避了不良地質(zhì)對隧道洞口施工、運(yùn)營安全的影響。也因此,德勝隧道比川青鐵路成黃段(即原來的成蘭鐵路)全線晚了一年左右開建。

川青鐵路沿線不良地質(zhì)多,德勝隧道建設(shè)所用物料從300公里外的平原地區(qū)運(yùn)來,每年都會受到泥石流、滑坡、危巖落石、強(qiáng)降雨等災(zāi)害影響。李祎楠記得,有一年,國道213線上一座橋梁斷了,大型貨車限制通行,物料運(yùn)輸車不得不繞道500公里。

變形速度為常規(guī)隧道14倍

定制技術(shù)、定制物料來幫助

不良地質(zhì)帶來的最大麻煩,是軟巖大變形。

走進(jìn)剛剛貫通的德勝隧道,施工人員正在進(jìn)行支護(hù)作業(yè),鋼立架下,一塊突出的水泥堆扎眼,走近一看,里面還夾雜著形狀扭曲的鋼架?!斑@原本是做好的初層支護(hù),在隧道外圍臨近巖壁的位置,因?yàn)樗淼雷冃?,被擠到了這里?!敝需F十六局成蘭鐵路項(xiàng)目指揮部副總工程師譚勇告訴記者。

德勝隧道所用支護(hù)鋼架與常規(guī)隧道支護(hù)鋼架尺寸對比,外層為德勝隧道支護(hù)鋼架。

德勝隧道所用支護(hù)鋼架與常規(guī)隧道支護(hù)鋼架尺寸對比,外層為德勝隧道支護(hù)鋼架。

德勝隧道臨近的斷裂帶極為活躍,給隧道帶來了極強(qiáng)的地應(yīng)力,部分區(qū)域最大的壓力值達(dá)到了25.8兆帕,相當(dāng)于指甲蓋大小的區(qū)域要承受500多斤的重量;隧道內(nèi)的圍巖又以千枚巖、板巖為主,手一捏就碎,遇水就成泥。高地應(yīng)力加穩(wěn)定性極差的圍巖,讓德勝隧道7400多米的路段出現(xiàn)了軟巖大變形,變形段高達(dá)32.6%。

軟巖大變形在成蘭鐵路上較為多見,但德勝隧道的變形在全線更為突出。2023年7月,隧道掘進(jìn)僅剩最后160米時(shí),又遭遇了大變形,監(jiān)測發(fā)現(xiàn),變形速度是常規(guī)隧道的14倍,原本18米的圓形斷面,被擠壓成異形狀,最窄處只剩10米。

德勝隧道施工所用加粗加長的特制錨管。

德勝隧道施工所用加粗加長的特制錨管。

建設(shè)者幾經(jīng)失敗,摸索出“主動控制”的技術(shù),將10米長的中空錨管扎進(jìn)巖層,在里面注漿,讓錨管在巖層里“生根”,并加裝雙層HW200型鋼拱架,將周圍的巖層“鎖緊抓牢”,形成“龜殼”一樣硬硬的保護(hù)層,再進(jìn)行襯砌施工。由于變形極為突出,德勝隧道所用的物料都是特制的,最大變形段的錨管直徑51毫米,鋼拱架每米重達(dá)50公斤,是常規(guī)隧道的2.5倍。

隧道內(nèi)建救援站

出現(xiàn)險(xiǎn)情可**時(shí)間撤離

建設(shè)困難重重,建成通車后的隧道,安全能保證么?

“能!”成蘭鐵路公司成蘭建設(shè)指揮部黨支部書記李群說。川青鐵路成黃段也是連接成都平原和川西北高原的生命通道,建設(shè)期間,成蘭鐵路公司聯(lián)合全國多個(gè)領(lǐng)域的頂尖研究力量,開展了14項(xiàng)技術(shù)課題攻關(guān),部分經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)在全國鐵路推廣應(yīng)用。其中,德勝隧道按8度抗震要求建設(shè),安全性高,建設(shè)期間已經(jīng)歷了多次地震考驗(yàn),包括2017年的九寨溝地震。當(dāng)時(shí)的震中和德勝隧道直線距離只有60余公里,隧道平安無恙。

德勝隧道內(nèi)部防災(zāi)救援站標(biāo)識。

德勝隧道內(nèi)部防災(zāi)救援站標(biāo)識。

在德勝隧道內(nèi),還“藏”著一座大型防災(zāi)救援站。這在全國乃至亞洲地區(qū)的單洞雙線合修鐵路隧道中屬于首創(chuàng)。

德勝隧道防災(zāi)救援站的行人疏散通道。

德勝隧道防災(zāi)救援站的行人疏散通道。

來到隧道中間段,約500米長的里程段,兩側(cè)洞壁有數(shù)個(gè)洞,步入其中,沿著指示方向行走,大約10分鐘左右就將走到洞外?!斑@是逃生通道,平均50米一個(gè),一旦發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情,可確保人員**時(shí)間安全撤離?!敝需F二局成蘭鐵路工程指揮部副經(jīng)理陳飛說,他還指了指頭頂:“看,這里還有排煙的通道,避免煙霧過濃,造成二次傷害?!?/p>

德勝隧道防災(zāi)救援通道上的提示。

德勝隧道防災(zāi)救援通道上的提示。

尹厚繼介紹,動車出現(xiàn)火災(zāi)等突發(fā)事件后,最多還能行駛20公里,因此,在隧道群和超過20公里的鐵路隧道里,都會設(shè)置救援站。不過,一般救援站設(shè)在洞外,且鐵路多為雙洞分修,可方便設(shè)計(jì)逃生路線,而德勝隧道是單洞雙線,加上特殊的地理?xiàng)l件,只能設(shè)置在洞內(nèi),這給設(shè)計(jì)和建設(shè)帶來不少難度。

德勝隧道防災(zāi)救援站示意圖。

德勝隧道防災(zāi)救援站示意圖。

這個(gè)防災(zāi)救援站的上中下、左中右各三層,共35個(gè)支洞,圍繞鐵路主線形成了一個(gè)極為復(fù)雜的洞室群,其主要作用為上層排煙、中層疏散、底層逃生撤離。

“支洞有的從鐵路正線下面穿過,距離最短只有28公分?!标愶w說,由于支洞太多、太近,建設(shè)中出現(xiàn)了群洞效應(yīng),一些已經(jīng)修好的隧道,在臨近的隧道建設(shè)時(shí),又出現(xiàn)了變形或裂縫。施工采用控制爆破技術(shù)、零近接(交叉洞室)結(jié)構(gòu)施工技術(shù)等,克服了很多困難,歷經(jīng)十年建成救援站。

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