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【揭秘】6年多打通一个隧道 平均每天不到5米 成兰铁路建设为啥这么难?

2020年01月14日 10:37来源:未知手机版

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四川在线消息(记者 王眉灵 文/图)到2019年底,中国铁路营业总里程13.9万公里,但在广袤的川西地区,却没有一寸铁路。在建的成兰铁路将结束这个历史。

作为中国最难的在建铁路,成兰铁路正顽强地在四川境内向北挺进。这条铁路建设为啥这么难?刚刚贯通的茂县隧道,是个最佳 样本 。

动物脊柱给灵感,500米隧道分成34个短节,应对地震错动

成兰铁路先行开工的成都至川主寺(黄胜关)段全长约275公里,其中隧道就有17座,平均里程10.2公里。长仅9.9公里的茂县隧道,里程数还不到平均数,但却是全线重难点工程。为什么?

茂县隧道建设面临两个最大困难:穿越龙门山后山活动断裂带、软岩,这也是世界铁路建设尚未完全攻克的难题。 中铁二院成兰铁路项目部副经理姜波说。

龙门山是活动断裂带的密集区,由3条大断裂构成,汶川特大地震就发生在这条断裂带上,中铁十七局成兰铁路项目指挥长侯国强介绍,从2013年入场以来,已经发生过数百次余震, 项目部时不时就要晃一晃 。软岩又是怎么回事呢?在茂县隧道的围岩加固现场,记者随手捡起一块石头,轻轻一捏就成粉末。侯国强说,岩体破碎似面粉,加上高地应力,在掘进中遇到了铁路建设中罕见的大变形,手掌宽的钢条被挤压成 S 形,直径11米的空间在短时间内 缩小 到了7米多。

两大难题,一个都不好解决,但在茂县隧道却同时出现,约700米的段落成了 拦路虎 。

对建设者来说,穿越龙门山活动断裂带,不仅要考虑施工时顺利通过,也要考虑运营后的安全,即便发生地震,也不会破坏隧道结构,便于快速修复。可隧道穿山而过,若山体错位,隧道势必相应断裂。难题如何破? 动物的脊柱由一段段组成,互相铰接,又能错位,它还是中空的,保护了脊髓。 设计师 脑洞大开 ,仿照动物的脊柱,根据断裂带错动的概率,将500米断裂带核心段落分成了34个 短节 分别建设,各 短节 间留15厘米的变形缝,并用特殊的止水带进行铰接。

要保持隧道结构不变,还需给 短节 留够可能错位空间。因此,茂县隧道的断面较一般单线铁路隧道的断面,要 大 6%左右。

如何应对软岩大变形?施工工艺进行了创新。 天下武功,唯快不破。 建设者争分夺秒,快速挖掘、快速支护、快速锚固、快速注浆,抢在软岩变形前,给山体注入混凝土增强岩体强度,从而达到稳固的目的。

最多时一天抽水20个游泳池,9公里隧道换了7种开挖工法

其他铁路建设中常遇到的突泥、涌水,在茂县隧道虽不是最大难题,但也给建设带来不小挑战。

2015年6月,隧道在建设中忽然出现了涌水,含着泥沙的水从正在掘进的掌子面渗出,源源不断。 最初20天,天天都在打仗。 侯国强回忆。上抽水泵、接抽水管,直到建成一条从掌子面到2公里外、160米高排水的管道,建设才又重新推进。此后900多天,抽水泵每天24小时不间断抽水,最多时一天抽水3万立方米,相当于20个标准游泳池水量。水中有泥沙,水泵使用一段时间就要更新,几年下来,更换的水泵有400来台,堆成了一座小山。

走进已经贯通的茂县隧道,可以看到,内部结构很复杂:隧道进口紧接茂县车站,有三条铁路线,进洞后短短1.2公里,经历了三线变两线、单洞变双洞的变化。隧道三线的断面面积有261平方米,单洞变双洞时最大截面320平方米,是普通单线隧道截面的4倍,而单洞断面面积仅80平方米,在1200米的距离中断面面积逐渐缩小,共经10次变化,这在铁路建设中极其罕见。

结构复杂、肤质复杂,为此,中铁十七局频繁转换开挖工法,达到了7种;高峰时段,作业掌子面多达17个。为确保设计措施落实到位,提高施工效率,建设者还专门配置了三臂凿岩台车、锚杆台车等隧道施工专业设备,关键的工序高度机械化,保障了施工的安全和质量。

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