渝昆高鐵炳輝隧道建設(shè)團(tuán)隊(duì)科學(xué)設(shè)計(jì)方案，巧妙規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)——

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工人在操作多功能拱架臺(tái)車。戴雅琴攝

渝昆高鐵（重慶至云南昆明高速鐵路）是國(guó)家“八縱八橫”高鐵網(wǎng)京昆通道的重要組成部分。眼下，其工程建設(shè)全面進(jìn)入沖刺階段，云南境內(nèi)隧道貫通已達(dá)98%。其中，渝昆高鐵首座超20公里特長(zhǎng)隧道炳輝隧道已于去年8月順利貫通。這條隧道深埋于烏蒙山脈腹地，地質(zhì)情況復(fù)雜，建設(shè)團(tuán)隊(duì)科學(xué)設(shè)計(jì)方案，巧妙規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。日前，本報(bào)記者走近渝昆高鐵炳輝隧道建設(shè)團(tuán)隊(duì)，探訪他們?cè)谶@里的堅(jiān)守和創(chuàng)新。

——編 者

10多類高風(fēng)險(xiǎn)問題、22個(gè)作業(yè)面同步掘進(jìn)、日均最高10萬立方米涌水……渝昆高鐵炳輝隧道全長(zhǎng)21.17公里，是中國(guó)西南地區(qū)首座貫通的20公里以上、設(shè)計(jì)時(shí)速350公里的高速鐵路特長(zhǎng)隧道。幾年來，建設(shè)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新工藝、日夜攻堅(jiān)，不斷克服隧道建設(shè)的各種地質(zhì)、技術(shù)難題，拿下了這座西南鐵路大動(dòng)脈入滇的“咽喉工程”。

“在烏蒙山肚子里建‘迷宮’”

深埋于烏蒙山脈腹地的炳輝隧道，位于云南省昭通市彝良縣境內(nèi)。隧道采用雙洞單線設(shè)計(jì)，屬Ⅰ級(jí)高風(fēng)險(xiǎn)隧道，是渝昆高鐵全線控制性工程。

烏蒙山脈地質(zhì)復(fù)雜，炳輝隧道穿過的地區(qū)，集低瓦斯、巖溶、軟巖大變形、巖爆、涌水、斷層破碎帶流砂等多種不良地質(zhì)于一體，日均涌水最高達(dá)10萬立方米，極高風(fēng)險(xiǎn)段落14處、高風(fēng)險(xiǎn)段落30處，堪稱一座“地質(zhì)博物館”。復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境讓建設(shè)者每推進(jìn)一步都步履艱難。

風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)高、工程規(guī)模大、工期進(jìn)度緊……中鐵五局渝昆高鐵項(xiàng)目經(jīng)理部二分部總工程師徐文坦言：“各種不利因素疊加下，建設(shè)20公里以上的特長(zhǎng)隧道缺乏可借鑒經(jīng)驗(yàn)，只能靠我們自己創(chuàng)新設(shè)計(jì)，突破難關(guān)?！?/span>

首先擺在建設(shè)者面前的，是如何科學(xué)設(shè)計(jì)最適合炳輝隧道的施工方案。徐文和團(tuán)隊(duì)白天在隧道里勘察了解地質(zhì)和圍巖情況，夜晚研究圖紙、推演方案。經(jīng)過和技術(shù)專家的一次次探討評(píng)估，徐文和團(tuán)隊(duì)大膽提出“超前洞身導(dǎo)洞快速施工”方案。

這個(gè)方案利用導(dǎo)洞能快速掘進(jìn)的特點(diǎn)，右線先以導(dǎo)洞超前施工，超過左線一定距離后利用左、右線間的橫通道為紐帶，增設(shè)左線工作面。左線掘進(jìn)進(jìn)度跟上后，啟動(dòng)右線導(dǎo)洞擴(kuò)挖。以此類推，形成導(dǎo)洞、左線、右線導(dǎo)洞擴(kuò)挖三者的交叉、平衡及連續(xù)施工，直至實(shí)現(xiàn)三者的貫通。

“簡(jiǎn)而言之就是增加作業(yè)面，以空間換時(shí)間?！毙煳慕榻B，多工作面同時(shí)施工考驗(yàn)著施工組織的精細(xì)程度。施工期間，團(tuán)隊(duì)不斷對(duì)方案進(jìn)行細(xì)節(jié)調(diào)整和動(dòng)態(tài)優(yōu)化。施工高峰期，隧道內(nèi)多達(dá)22個(gè)作業(yè)面同步進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)。

“有多年隧道施工經(jīng)驗(yàn)的老師傅感嘆，這簡(jiǎn)直是在烏蒙山肚子里建‘迷宮’！”徐文說。

通過優(yōu)化方案，炳輝隧道左線較原計(jì)劃提前4個(gè)月貫通，隧道右線提前6個(gè)月貫通，施工效率大幅提升，成功實(shí)現(xiàn)了“長(zhǎng)隧短打”。

“一定要堵住隧道里的‘水簾洞’”

隧道內(nèi)，涌水如瀑布般傾瀉而下。積水沒過小腿，靴筒浸泡在泥漿中，每前進(jìn)一步都很艱難?！斑@哪里是隧道，分明是‘水簾洞’！”2022年7月，初到隧道施工現(xiàn)場(chǎng)的石家莊鐵源工程咨詢有限公司高級(jí)工程師郭曉剛，被這里日均最高達(dá)10萬立方米的涌水量震驚。

“一定要堵住隧道里的‘水簾洞’！”有著多年隧道監(jiān)理經(jīng)驗(yàn)的郭曉剛深知，反坡掘進(jìn)的地形使得涌水極易在作業(yè)面積聚，排水效率成為影響施工進(jìn)度的關(guān)鍵因素。

他和施工方一起研究圖紙和數(shù)據(jù)，繪制出《隧底高差系數(shù)圖》。其間，郭曉剛發(fā)現(xiàn)，當(dāng)縱坡落差超過12米時(shí)，傳統(tǒng)的排水系統(tǒng)可能會(huì)完全失效。“在炳輝隧道，用傳統(tǒng)的單機(jī)泵站抽水就像用勺子舀河水，根本抽不完?！惫鶗詣傉f。

怎么辦？郭曉剛與團(tuán)隊(duì)技術(shù)人員創(chuàng)新設(shè)計(jì)出“分區(qū)截排+立體治水”的方案，通過梳理涌水風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)和水流路徑，劃分獨(dú)立治理單元，采用“堵、截、排、固”等具體舉措，形成治水閉環(huán)。

有一次，炳輝隧道的某個(gè)作業(yè)面，在挖掘過程中突遇涌水，水量最高飆升至每小時(shí)4100立方米。郭曉剛團(tuán)隊(duì)的治水方案迎來考驗(yàn)。

現(xiàn)場(chǎng)工作人員迅速執(zhí)行治水應(yīng)急預(yù)案。應(yīng)急泵組快速啟動(dòng)，抓住“黃金30分鐘”契機(jī)，一邊抽水，一邊噴射混凝土封閉作業(yè)面，堵住出水點(diǎn)。同時(shí)，在涌水點(diǎn)10米的范圍內(nèi)架設(shè)雙層管棚，澆筑混凝土封堵墻，并采取環(huán)形注漿管注入特種水泥進(jìn)行穩(wěn)壓，構(gòu)筑第二道防線。

應(yīng)急燈下，人影穿梭，水泵的轟鳴聲與涌水的咆哮聲交織，12個(gè)小時(shí)后，這場(chǎng)“大考”最終以涌水量下降92%結(jié)束，大家成功遏制了險(xiǎn)情。

郭曉剛介紹，炳輝隧道在施工期間建立了“預(yù)判—導(dǎo)排—監(jiān)測(cè)—應(yīng)急”的四維防控體系，使富水段施工效率提升60%，創(chuàng)造了“零淹洞、零延誤”的成績(jī)。隧道貫通那天，郭曉剛?cè)∠铝宿k公室懸掛的一幅治水“作戰(zhàn)圖”，上面標(biāo)記著密密麻麻的水患點(diǎn)——一共有35處。

工人在施工作業(yè)。戴雅琴攝

“在巖層上‘繡花’，確保精準(zhǔn)到厘米級(jí)”

一天，山腹響起一陣劇烈的轟鳴。煙塵剛一消散，中鐵五局渝昆高鐵項(xiàng)目經(jīng)理部二分部副經(jīng)理王沖便上前檢查剛爆破的斷面。強(qiáng)光手電照射下，爆破后的巖壁更加平滑，半孔痕跡清晰規(guī)整?！俺晒α?！‘繡花’成功了！”王沖的手輕輕撫過冰冷的巖壁，嘴角終于露出了笑容。這是2024年8月的一天，為了這一刻，他和團(tuán)隊(duì)在黑暗中“繡”了數(shù)百個(gè)日夜。

炳輝隧道的巖層軟硬不均，采用傳統(tǒng)的爆破方式如同“莽漢劈柴”，爆破后的巖壁犬牙交錯(cuò)，導(dǎo)致巷道出現(xiàn)超挖、欠挖的情況?！俺冢馕吨鄧娚浠炷粱靥?；欠挖，則要進(jìn)行二次處理，安全風(fēng)險(xiǎn)高?！蓖鯖_說，爆破的效果直接影響施工的安全和效率，如何突破傳統(tǒng)爆破方式，是團(tuán)隊(duì)必須啃下的“硬骨頭”。

為此，王沖團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出了“聚能水壓光面爆破技術(shù)”。這是一種融合了聚能爆破與水壓爆破的爆破方法。炸藥在聚能管內(nèi)劇烈爆炸，釋放的高壓氣體經(jīng)過聚能槽的精準(zhǔn)切割，能有效破碎巖石，進(jìn)而呈現(xiàn)出光面效果。水袋在爆炸瞬間形成的水楔效應(yīng)，不僅增強(qiáng)了爆破能量的擴(kuò)散，還能顯著減少爆破中產(chǎn)生的有害粉塵。

理論可行，實(shí)操卻困難重重。聚能管的角度、水袋的位置、裝藥量的多少……這些具體參數(shù)差之毫厘，效果便謬以千里。最初幾次實(shí)驗(yàn)，爆破效果都不理想。每次實(shí)驗(yàn)后，王沖都要打著手電，一點(diǎn)點(diǎn)查看殘留下的炮眼痕跡，比對(duì)爆破振動(dòng)數(shù)據(jù)，分析其中的原因?！斑@就相當(dāng)于在巖層上‘繡花’，確保精準(zhǔn)到厘米級(jí)?！蓖鯖_說。

為了確定最佳的爆破參數(shù)，王沖和技術(shù)人員引入數(shù)字化控制技術(shù)，利用智能化爆破設(shè)計(jì)軟件和斷面激光放樣投影儀，將每一個(gè)炮眼的位置、角度、深度精準(zhǔn)投射到巖壁上，鉆眼工人、裝藥工人據(jù)此作業(yè)。爆破后，技術(shù)人員立即使用手持3D掃描儀快速采集數(shù)據(jù)，與設(shè)計(jì)模型進(jìn)行比對(duì)，找出微小的偏差，再進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

經(jīng)過一次次實(shí)驗(yàn)，王沖團(tuán)隊(duì)總結(jié)出針對(duì)不同巖性的爆破參數(shù)和調(diào)差值。最終，應(yīng)用后的效果遠(yuǎn)超預(yù)期：作業(yè)面爆破效率提升30%，月平均進(jìn)度提高約26%；周邊孔孔距放大，鉆孔數(shù)量減少，節(jié)約了人工和炸材成本；控制超欠挖節(jié)約噴射混凝土5.2萬立方米……

群山延綿，掘進(jìn)不止。隨著炳輝隧道和其他隧道的陸續(xù)貫通，渝昆高鐵云南境內(nèi)隧道貫通已達(dá)98%，橋隧施工即將完成，渝昆高鐵建設(shè)全面進(jìn)入沖刺階段。全線建成通車后，重慶到昆明的行車時(shí)間將大幅壓縮，極大地提升西南地區(qū)與全國(guó)的交通便利性，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)協(xié)同發(fā)展。

渝昆高鐵炳輝隧道口。新華社記者 胡 超攝

■延伸閱讀 

炳輝隧道建設(shè)難在哪

炳輝隧道洞身橫穿烏蒙山脈腹地，交替穿越玄武巖、泥砂巖、灰?guī)r及煤系等地層，途經(jīng)地震活動(dòng)性斷裂帶、褶皺構(gòu)造帶等復(fù)雜地質(zhì)，集中了巖溶發(fā)育、日均最高10萬立方米涌水、軟巖大變形、巖爆、低瓦斯溢出等10多類高風(fēng)險(xiǎn)問題。施工團(tuán)隊(duì)通過“2橫洞+2斜井+1平導(dǎo)”方案開辟了22個(gè)作業(yè)面同步掘進(jìn)，高峰期需協(xié)調(diào)數(shù)千名建設(shè)者24小時(shí)不間斷施工，管理復(fù)雜度極高。

項(xiàng)目于2021年10月開工，運(yùn)用綜合勘察與智能建造技術(shù)，應(yīng)用三維地質(zhì)雷達(dá)、TSP探測(cè)技術(shù)超前預(yù)報(bào)地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)合全智能三臂鑿巖臺(tái)車、智能二襯澆筑系統(tǒng)等裝備動(dòng)態(tài)調(diào)整施工參數(shù)。針對(duì)特大涌水難題采用“泄壓導(dǎo)流+精細(xì)化注漿”組合方案，于2025年8月實(shí)現(xiàn)全隧貫通。

渝昆高鐵全長(zhǎng)約700公里，其中云南段長(zhǎng)388.6公里，設(shè)計(jì)時(shí)速350公里，是云南省內(nèi)首條設(shè)計(jì)時(shí)速達(dá)350公里的高速鐵路。全線建成通車后，重慶到昆明的行車時(shí)間將大幅壓縮。

（本報(bào)記者葉傳增整理）

來源/人民日?qǐng)?bào)客戶端云南頻道  

責(zé)編/和潤(rùn)黃

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