京張高鐵明年底全線通車 揭祕最難挖的隧道和埋深地下的高鐵站

導語:備受關注的京張高鐵、京沈高鐵目前正在加緊建設,預計今年年底京沈高鐵瀋陽至承德段將建成通車,明年底京張高鐵將全線通車。通車後,從北京到張家口將僅需1小時。

探秘京張高鐵第一長隧:施工遭遇神秘水系 工人感嘆10年來最難

京张高铁明年底全线通车 揭秘最难挖的隧道和埋深地下的高铁站

京張高鐵線路圖

打開地圖,總長220多公里的京張高鐵在抵達張家口市下花園北站後一分為二,向西北直達張家口的是京張高鐵主線,向東北通向崇禮的就是52公里長的崇禮支線。

崇禮境內80%被山地覆蓋。綿延的高山加上低溫天氣,讓這裡成為知名滑雪勝地和2022年北京冬奧會主賽場,卻讓經歷豐富的高鐵建設者吃盡苦頭。

在崇禮支線正盤臺隧道,中鐵隧道局集團建設者已苦戰一年多。誕生於2億年前的火山岩、藏在山裡的神秘水系以及創紀錄的28個月工期,共同考驗著這家隧道工程“老字號”的實力,也刷新著人們對京張高鐵建設難度的認知。

打隧道10年,這是最難的一座

正盤臺隧道位於張家口宣化區和崇禮區交界處的大山裡,全長12.974公里,是崇禮支線和京張高鐵全線第一長隧。

京张高铁明年底全线通车 揭秘最难挖的隧道和埋深地下的高铁站

正盤臺隧道入口

2017年底,這座隧道在京張高鐵施工一線突然“走紅”。但是讓它“走紅”的並非工程長度,而是難度。“那裡的情況非常惱火。”提及這座隧道,人們經常這樣感嘆。

到底有多惱火?記者日前走進隧道一探究竟。

京张高铁明年底全线通车 揭秘最难挖的隧道和埋深地下的高铁站

正盤臺隧道1號斜井

在張家口宣化區趙川鎮正盤臺村,一個小山坡被挖開一個6米多高的洞口,上面寫著“正盤臺隧道1#斜井”幾個字,斜井旁的鐵皮房裡擺滿了長筒雨靴。

京张高铁明年底全线通车 揭秘最难挖的隧道和埋深地下的高铁站

隧道內部水流洶湧,猶如暗河

京张高铁明年底全线通车 揭秘最难挖的隧道和埋深地下的高铁站

工人在安裝拱架

換上雨靴走進斜井,好像走進一條地下暗河,河水翻著浪花奔湧而出。在暗河源頭——斜井掌子面上,幾股瀑布一般的大水從洞頂巖縫裡直瀉而下,現場猶如下著傾盆暴雨。在止水帶遮擋下,4名穿著雨衣的工人正吃力地焊接鋼拱架,焊花照亮了他們潮溼的臉龐。記者手腳並用爬上掌子面,卻不得不放棄採訪——水聲太大根本無法對話。

在與1號斜井掌子面相隔僅幾十米遠的平導內,30歲的孔令華正在掌子面上鑽孔打眼。這裡水勢稍小,採訪得以勉強進行。

京张高铁明年底全线通车 揭秘最难挖的隧道和埋深地下的高铁站

孔令華的工友在檢查鑽孔情況

孔令華大聲說,自己來自雲南昭通,這是打隧道10年來最難打的一座,“每天全身溼透,沒有一點乾的地方,一天進度只有一兩米。”

半年掘進100多米,每天只睡三四個小時

“去年7月以來幾乎天天這樣湧水。”中鐵隧道局集團京張高鐵崇禮支線項目部進口分部黨支部書記何志洪說,正盤臺隧道日均湧水量為14萬方,目前累計湧水量已達6000萬方,相當於5個西湖的水量,“開工以來,1、2號斜井均發生過淹井。2017年10月12日,不到10個小時,895米長的2號斜井就被淹了700多米,一個月後才恢復施工。目前,隧道里共有45臺大型抽水機,每月光電費就200多萬元。”

京张高铁明年底全线通车 揭秘最难挖的隧道和埋深地下的高铁站

技術人員查看地質情況

湧水並不是唯一難題。項目部副經理黃偉告訴記者,隧道穿越侏羅系地層,巖體破碎、岩層多樣,導致工序不斷變換:頭一茬炮是花崗岩,巖性堅硬完整,使用三臂鑿巖臺車進行全斷面開挖,一天能掘進八九米;下一茬炮可能就變成火山岩,這種岩石形成於2億年前,穩定性差,一碰就碎,大多得靠人工分步開挖,一天只能挖一兩米。

最惱火時,一個掌子面一個月內變換了12次工序,半年只掘進100多米。進度緩慢導致很多人“壓力山大”,每天只睡三四個小時。

項目部工程部部長朱成遠曾連續60個小時沒閤眼,“忙完後從下午6點一覺睡到第二天早上7點,那是我睡得最香的一次。”

2個月增加1000人,精兵強將雲集正盤臺

正盤臺隧道開工時,項目部人員總數約為1500。如今,這個數字猛增到2600。

對於有著40年曆史的中鐵隧道局集團而言,最大難關不是湧水和巖體破碎,而是工期。為確保京張高鐵在2022年北京冬奧會前開通,這座隧道須在2018年11月打通,總工期只有28個月,將創下近年來同類隧道工期新紀錄。

日曆翻到2017年11月,工期僅剩1年時,隧道進度只有2254米。壓力層層傳導到中鐵隧道局集團公司領導。他們來現場考察後決定舉全局之力,不惜代價按期打通正盤臺隧道。

經過領導研究和專家會診,加強資源配置、增加掘進作業面成為共識。很快,他們在已有4個斜井的基礎上增設平導和支洞,支洞裡還開挖了洩水洞,使掘進面由14增加至38個。“洞內有洞”的格局,讓正盤臺隧道施工平面圖看起來像一張蜘蛛網。

京张高铁明年底全线通车 揭秘最难挖的隧道和埋深地下的高铁站

隧道內的洩水洞

為實現38個掘進面同步施工,今年3月起,中鐵隧道局集團大舉增兵正盤臺隧道。“公司從事過鐵路建設的精兵強將都來了。”被調來擔任項目經理的中鐵隧道局集團二處有限公司副總經理戴潤軍說。

京张高铁明年底全线通车 揭秘最难挖的隧道和埋深地下的高铁站

三臂鑿巖臺車正在快速開挖

與此同時,公司投資3億多元配備9條機械化作業生產線,實現全機械化配套施工。液壓溝槽襯砌臺車、自動智能蒸養臺車、全液壓三臂鑿巖臺車、超前地質鑽機……除盾構機外,世界一流的隧道施工裝備這裡幾乎都有。

大塊頭有大智慧,智能技術打造中國名片

京張高鐵是世界上首次全線採用智能技術建造的高速鐵路。“智能建造”是什麼樣子?到正盤臺隧道走一趟,你就會知道。

京张高铁明年底全线通车 揭秘最难挖的隧道和埋深地下的高铁站

技術人員在操作超前地質鑽機

在隧道深處,超前地質鑽機像一位專業地質預報員,長長的“鼻子”穿透巖壁,精準探明前方十幾米處圍巖和含水情況;自動智能蒸養臺車不僅對混凝土進行蒸汽養護,還自動生成溫度曲線、報表,自動控制溫度、溼度,提升混凝土強度;還有智能襯砌模板臺車、智能防水板臺車……個個都是“大塊頭有大智慧”。

京张高铁明年底全线通车 揭秘最难挖的隧道和埋深地下的高铁站

隧道施工可視化信息系統

在整個項目部,從監控量測系統到三維激光掃描系統,BIM、互聯網+、大數據等技術廣泛應用,隧道施工實現了形象化、多元化、信息化管控,精細管理從紙上走向現實。

“京張高鐵是奧運工程和國家名片,工程質量必須經得起全世界目光的檢驗。”開工以來,項目部員工胸懷政治責任感,嚴格落實中國鐵路總公司“精品工程、智能京張”理念和《京張高鐵精品工程指導意見》,推行班組長責任制,並執行中鐵隧道局集團《鐵路隧道襯砌工裝工藝十條卡控紅線》,用比“國標”更嚴的標準一寸一寸卡控施工質量。

精兵強將+全機械化+智能建造,顯著提升隧道施工效率。截至5月20日,正盤臺隧道累計掘進6327米,正以日均40米的速度延伸。在與複雜地質的較量中,人類再次佔據上風。項目部上下鬥志昂揚,有信心按期打通隧道。

按照計劃,京張高鐵將在2019年全線開通,3年後,冬奧會將盛大開幕。

“那時,來自全球的旅客坐高鐵只需3分鐘就能通過這座隧道,也許很少有人知道我們在這裡苦戰了28個月,但是想到能為奧運工程做貢獻,我們覺得一切都是值得的。”戴潤軍說。

京张高铁明年底全线通车 揭秘最难挖的隧道和埋深地下的高铁站

正盤臺隧道沙盤模型

新聞檔案

京張高鐵崇禮支線位於河北省張家口市,南起京張高鐵下花園北站,途經下花園區、宣化區、赤城縣、北迄崇禮縣太子城奧運村,大致呈南北走向,北端預留向崇禮縣延伸條件。

正盤臺隧道全長12.974公里,屬單洞雙線隧道,是京張高鐵及崇禮支線全線最長隧道,風險等級為一級,是全線重點控制性工程。

正盤臺隧道四大難點

一是地質條件複雜。隧道穿越侏羅系上統張家口組多期噴發火山碎屑岩,岩層在各期有間斷,造成正常巖體中分佈有透鏡狀軟弱夾層,地層相變大,巖性均勻性差,其軟弱夾層分佈具有不確定性。

二是湧水量大。隧道處於富水區,斷面大、節理裂隙發育,存在突泥涌水、塌方、巖爆等安全風險。

三是隧道下穿古長城,爆破允許振速0.1釐米/秒,須採用爆破監測儀控制爆破振速以有效保護古長城結構安全。

四是隧道內存在兩處井泉,須防止水土流失,環水保要求高,生態環境脆弱。

崇禮支線為2022年北京冬奧會崇禮賽場配套工程,項目施工過程嚴格執行機械化、信息化、專業化、工廠化要求,全力建設精品工程、打造智能京張。

八達嶺長城地下102米有一座世界最深的高鐵站

在世界文化遺產八達嶺長城核心區和老京張鐵路下方,一處震撼世界的工程正在悄然推進。地下102米處,正在崛起的京張高鐵長城站連接北京與張家口,不僅是2022年北京冬奧會的重要交通設施之一,也是京包蘭快速客運通道的重要組成部分,連接西北和華北。

記者近日走進施工現場,揭秘這座特別的地下高鐵站。

八達嶺長城地下102米,發生著你不知道的鉅變!

京张高铁明年底全线通车 揭秘最难挖的隧道和埋深地下的高铁站

(圖:長城下高鐵站模擬圖)

站在中鐵五局八達嶺隧道二號斜井工地的位置,可以清晰地看到對面山頭八達嶺長城的烽火臺。工地門外,老京張鐵路的一個小站靜靜地臥在山坡上,偶爾一列只有很少幾節車廂的列車駛過,拉慢了時光。

京张高铁明年底全线通车 揭秘最难挖的隧道和埋深地下的高铁站

(圖:建設中的京張高鐵八達嶺長城站)

這片靜謐之下,要建成總長470米,地下建築面積3.6萬平米,軌面位於地下102米的一座高鐵站。

【為什麼要建這麼深?】

中鐵設計諮詢集團京張高鐵八達嶺長城站總設計師呂剛:車站選址是綜合考慮了服務延慶、服務冬奧、服務八達嶺景區和保護青龍橋車站、八達嶺長城等多方面需要,埋深之所以大,是為了保護我國近代工業的象徵——青龍橋車站人字形線路的需要。

【高鐵站分為上下三層】從下至上第一層是站臺層,第二層是進站通道,第三層是出站通道及設備層。

【乘客如何乘車?】從地面站房通過電梯下降62米到達站臺層。

京张高铁明年底全线通车 揭秘最难挖的隧道和埋深地下的高铁站

(圖:乘客換乘通道)

綠色亮燈的部分便是乘客進站、出站的通道。可以看出,這個高鐵站中進出站通道是分離的。

京张高铁明年底全线通车 揭秘最难挖的隧道和埋深地下的高铁站

(圖:紅色管道為求生通道)

【能否保證安全?】上圖中通體紅色的管狀廊道,現在是施工通道,未來將形成立體環形求生通道,乘客在車站的任何位置都可以在50米之內到達求生通道。

京张高铁明年底全线通车 揭秘最难挖的隧道和埋深地下的高铁站

(圖:4根豎直管道為通風井)

【地下如何換氣?】上圖可以看出,車站第三層中央有4個通風井,新鮮空氣可以從這裡進去。

【抗震性能如何?】中鐵五局京張項目部八達嶺隧道二號斜井技術主管許琪告訴記者,整個隧道按照高標準抗震設防要求設計,抵抗烈度為8度的地震是沒問題的。

特別的地下高鐵站背後有多少挑戰!

【掌子面比籃球場大】從二號斜井一路下行,有一處寬闊的掌子面。這是一段暗挖隧道,跨度32.7米,高度19.5米,整個面積比一個標準籃球場還大。施工跨度大再加上隧道穿越軍都山,地形起伏較大,無法採用盾構掘進機,只能採取爆破工法。

京张高铁明年底全线通车 揭秘最难挖的隧道和埋深地下的高铁站

(圖:多洞穴施工現場)

【施工現場像迷宮】高鐵八達嶺長城站地下建築面積36143平方米,車站內各類洞室共78個,斷面型式多達88種,交叉節點密集,結構異常複雜,施工難度非常大。

京张高铁明年底全线通车 揭秘最难挖的隧道和埋深地下的高铁站

(圖:花崗岩山體)

【地質條件複雜,步步驚心】同時,長城站需要通過花崗雜巖地層,巖性種類多,成分變化大,風化差異明顯,地質條件也非常複雜。

【地下交通調度也是挑戰】施工高峰期13個工作面在逼仄的地下同時作業。僅2號斜井,就設置8條分通道,地下物流、交通等組織也是個挑戰。

【爆破難度大】地上有世界文化遺產、還有老京張鐵路,施工中需要嚴格控制爆破對山體的影響。此外,地下洞室密集,爆破還不能造成相鄰洞室圍巖鬆動、支護變形等,難度非常大。

【每天排水相當於10個泳池】地下施工最怕碰到暗河或地下水,不僅會淹沒機器設備,還可能影響人身安全。八達嶺隧道施工區域每天正常湧水量近1.9萬立方米,相當於一天要抽乾10個標準8道游泳池的蓄水量。

“沒有金剛鑽不攬瓷器活”,中國技術再升級!

京张高铁明年底全线通车 揭秘最难挖的隧道和埋深地下的高铁站
京张高铁明年底全线通车 揭秘最难挖的隧道和埋深地下的高铁站

(圖:品字施工法)

【創新“品”字工法】京張項目總工程師羅都顥說,長城站隧道採用大跨度設計,如果用傳統的“挪威法”,步驟比較多,施工時間也較長。專家們經過鑽研,提出“品字形”施工工法,既可以安全快速施工,也方便大型機械展開。

京张高铁明年底全线通车 揭秘最难挖的隧道和埋深地下的高铁站

【電子雷管爆破】使用電子雷管精細化分段,逐孔起爆,能將振速控制在安全範圍內,保護文物也確保施工質量。2016年3月開工以來,這裡已經爆破了4500多次。

京张高铁明年底全线通车 揭秘最难挖的隧道和埋深地下的高铁站

(圖:智能交通系統)

【信息技術提高效率】三年內建成一座地下102米的大型高鐵車站,工期緊、任務重。施工單位運用BIM技術、人車定位系統、智通交通指揮系統等,提高了作業和管理效率。

京张高铁明年底全线通车 揭秘最难挖的隧道和埋深地下的高铁站京张高铁明年底全线通车 揭秘最难挖的隧道和埋深地下的高铁站

(圖:施工現場)

目前,京沈高鐵河北段已經完成鋪軌,承德南站至平泉北站間軌道線路及其相關配套設備設施、站房工程進入軌道精調、安裝調試等關鍵工程衝刺階段。京沈高鐵預計2018年9月1日開始聯調聯試,今年年底前從瀋陽至承德間開通運營。以此為標誌,河北承德將正式進入高鐵時代。

(據新華視點、中國鐵道網、燕趙晚報綜合)


分享到:


相關文章: