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在龙门山断裂带“龙心穿针”的建设者

在龙门山断裂带“龙心穿针”的建设者

2022年07月07日 08:52 来源:新华每日电讯参与互动参与互动

  历经十年,我国铁路隧道第一次成功穿越巨大灾害性断裂带

  在龙门山断裂带“龙心穿针”的建设者

  凯歌声里,人们紧紧握手,眼角发热。从海拔500米的成都平原到海拔3000米的川西北高原,终于,他们实现了断裂带上“龙心穿针”的新穿越。

  这里是汶川大地震的核心区域,也是龙门山断裂带的“心脏”。地底深处的建设者们,克服了高海拔断裂带复杂地质、高地温、高突涌水、高有毒气体等诸多难题,奋力开凿出一条堪称奇迹的大隧道。他们经历了世所罕见的困难,也更清楚这背后蕴含的热血、汗水和科技。

  历经十年苦战,由中铁二院设计,中铁十九局和中铁五局承建,经成都至兰州铁路跃龙门隧道左右洞终于全部贯通。

  钢架像麻花一样扭曲,气温如桑拿一样蒸腾

  龙门山断裂带是表现活跃的断裂带之一,2008年这里曾发生汶川大地震。在地表,龙门山脉莽莽苍苍,山势起伏。而对山腹中的构造,人们极度缺乏资料。

  “前面施工还比较正常,到了2018年,随着隧道钻掘到断裂带腹心的三号斜井,各种困难一下子加剧。打个不恰当的比喻,这复杂的地质就像一条活动的‘龙’。”承建方之一的中铁十九局成兰铁路项目经理王海亮说。

  “怎么理解?我们以前处理软岩变形,完成加固后一般没问题,但在这里开挖左洞、平导洞、右洞的时候,三个洞的洞群效应一下子显现,已加固的也一起变形,圆洞变扁洞,上面在塌,下面在顶,前后在挤压。”王海亮说,“变形速率最大时,24小时内变形了6厘米,20厘米高宽的H型钢架,像麻花一样被扭曲折断,就像有一只看不见的手在变着法地‘捏香肠’。”

  2018年1月到8月,施工作业的掌子面一米未进,连春节都在抢险,工程建设者们绞尽脑汁想破解这难题。

  一波未平,一波又起。

  龙门山脉多温泉,有的泉眼能烫熟鸡蛋,地温奇高,掌子面环境温度最高达48摄氏度,且昼夜不降。站10分钟就浑身汗湿,更不要说干活,待上20分钟就必须到洞口透透气,不然人要虚脱。三臂凿岩台车只能独臂工作,不停往发动机上浇水降温,可设备发动机仍一台接一台“开锅”熄火,空气压缩机的螺杆都烧红了……上千套原本可使用5年的设备,仅使用一两年,就在高温里报废了。

  项目部原想着喷水降温,购入40台降雾霾的雾炮机。没想到洞内喷上水雾更潮湿闷热像蒸笼,有工人冲着王海亮撩起上衣,连续三天,今天红一小块,明天红一大片,后天整个脊背都红透——那是痒得钻心的湿疹,越挠越痒!

  项目部赶紧停止喷雾,重新购买制冰机,多上班组,缩短个人工作时长,轮班休息、治疗。整个2018年,轮换了上万人次,始终维持现场每天600余人规模。

  “真是拼了,班组都穿裤衩干活,干一会儿就得抱冰块降温。每天120吨冰,不停地送。”中铁十九局成兰铁路项目总工程师刘国强说。

  激流似急箭一样射来,毒气如毒蛇一样潜藏

  蜀山多奇峰异水,尤其是需要下穿高川河的跃龙门隧道。2015年就发现,正常施工出水量每天近7万立方米,钻炮眼时,水能喷出10余米,炸药刚进去就被冲出来,得把炸药绑在钢筋上,用钢筋顶着一起放。

  到雨季,出水量高达每天13万立方米,能装满68个标准游泳池,遇上洪涝灾害,纪录不断刷新。“最险的一次,洪水把上百人困在三号斜井里,我们组织工人划着轮胎逃出来。”刘国强说,脸上还带着后怕。

  断裂伴着水蚀,在深深的地底,复杂莫测。

  更可怕的是,一些缝隙里,还悄然升腾起看不见、摸不着的危险。

  “打开地层后发现,大量碳质岩层附存着瓦斯,2018年确定为高瓦斯隧道,隧道内每分钟要涌出9立方米瓦斯气体,伴随涌水,水中的硫化氢气体也飘散出来,二者结合,轻则中毒,重则燃爆!”刘国强说,成兰铁路公司和设计方中铁二院组织四处取经,四川省煤炭产业集团派来30余人的专业通风队伍支援。但实地研究表明,矿山通风方式难以直接用于铁路隧道。

  “我们矿山井口小,是负压抽风,把有毒有害气体抽出去。铁路隧道掘进面多、井口大、支线多,抽是抽不出去的。”四川省煤炭产业集团带队的通风工程师石明燕说,原计划前来支援两年,结果从2018年一直留到了现在。

  从选线来看,已经尽量躲避了含煤地层、采空区和活动性较高的断裂区域。尤其是避开了2017年8月8日九寨沟7级地震震中,印证了方案的合理性。

  尽管如此,面对地质勘查难以触及的山腹,施工遭遇到多项世界性难题,一个个“拦路虎”考验着建设者。

  科技如神目一样怒张,隧道像神针一样延伸

  能让困难低头的,唯有规律。能找准规律的,唯有科技。一项项困难倒逼着人们向科技创新要生产力。

  对软岩大变形,在8个月的施工困顿后,设计方和施工方不断试错,找到了正确的方法:先将平导洞外移,减弱洞群效应,再以“加深地质,主动控制,强化锚杆,工法配合,优化工艺”,形成的《两台阶带仰拱(短台阶)快速封闭成环施工工法》,成为我国铁路施工应对软岩大变形的主要推广工法之一。

  对高涌水,山东大学、西南交大等院校,引进了一系列正在研究的国内创新技术。如中国工程院院士李术才主持的“复杂环境深部工程灾变模拟试验装备与关键技术及应用”,这一套方法能够提前揭示未开凿岩石内的水压环境。经过跃龙门隧道的实践,这套方法行之有效,荣获2020年国家技术发明二等奖。

  对高地温和高有毒有害气体,在多方研究下,施工方对矿山通风设备“反其道而行之”,改抽风为送风,结合作业点,设计出主风路、分支风道,以3.4米半径的主风机大力灌送新风,从结构上改变了隧道空气环境。研究时,60多岁的老专家潘开方连续三宿只睡两小时,计算、画图、验证、改造……终于完成了这个堪称“洞中长城”的送风工程。中铁十九局还创造性提出“以风定产”,有多少新风,定多少掘进量,将实事求是的科学精神,贯穿在施工建设之中。

  就这样,一米接一米,跃龙门隧道犹如神针一样在龙门山断裂带的心脏区域安全地穿行。这条左线19.981公里、右线20.042公里的成兰铁路控制性工程隧道,于2012年12月开始施工,左线于2021年11月28日贯通,右线于2022年4月25日贯通。

  它的完整贯通,是我国铁路隧道第一次成功穿越了巨大灾害性断裂带,获取了丰富的断裂带心脏区域地质资料和施工经验,成为世界隧道史上的伟大壮举!这一光荣,属于为之付出的全体建设者。 (记者谢佼 参与采写:吴宇)

【编辑:房家梁】
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