12.27 歷時十年,蘭渝鐵路最難隧道就這樣被征服

新建蘭州至重慶鐵路從2008年9月26日開工建設,全長870餘公里,其中最後貫通的胡麻嶺隧道全長13611米,設計為單洞雙線隧道,隧道斷面近150平方,最大埋深295米,位於甘肅省定西市與榆中縣境內,為全線控制性工程之首,

隧道修建歷時十年之久才全線貫通


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各位土木大神肯定要問了:按照中國國內目前的隧道工程施工技術和效率,開挖20公里以上的隧道也就4~5年時間,胡麻嶺隧道不到14公里的長度,為啥乾的那麼久呢?答案就是“難”,難在哪裡呢?主要是注漿實施比較難。


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通常,鐵路長大隧道都會穿越如岩溶、斷層、堆積層等不良地質,但在現有注漿理論的指導下,借鑑其他隧道穿越同類地質情況的經驗,採用隧道水平超前預注漿的工法即可使不良地層情況得到改善,從而保障隧道施工後安全、快速開挖通過。胡麻嶺隧道遇到的特殊不良地質學界、業界無理論可供依託,國內、國外無經驗能夠借鑑。需探索新的注漿理論,以優化參數設計,指導工藝創新。


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工程地質特性難


胡麻嶺隧道需要穿越的特殊不良地質層為“第三系富水未成巖砂岩”,從這麼拗口的地層名稱就能知道,這不是工程技術人通常能遇到的常見地質類型,這種地層的特性簡單說就是:不擾動,它就如第三系地層一樣緻密;一旦遇到施工擾動,地層充分表達未成巖特性,加上飽和地下水的作用,粉細砂地層發生突湧、流淌,導致隧道塌方,甚至發展220餘米直至地表,形成可怕的塌坑,不僅造成了隧道內無法正常施工,而且嚴重影響周圍環境安全。


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隧道穿越第三系富水未成巖砂岩段落規模大


別的隧道也穿越困難地層,但規模大多都是30~50米的長度,超過200米的就很少了,而胡麻嶺隧道需要穿越的第三系富水未成巖砂岩地層是將近4千米啊,超出其他難險隧道兩個數量級的規模

!第三系未成巖砂岩地層厚度從十幾米到幾十米不等,隧道基本都是全斷面穿越,難度可想而知。


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第三系富水未成巖砂層注漿理論空白


注漿工程設計首先要確定注漿機理,進而開展後續注漿方案的設計。而現有的注漿理論難以應用於這種全新的特殊不良地質,這樣,如果要解決胡麻嶺隧道的注成敗漿問題,首先要革新注漿機理,北京瑞威技術人員根據試驗段的摸索研究,成功開發了“

擾動鬆弛填充注漿機理”,依託新的注漿理論進行注漿參數設計,指導現場施工,工程終於得以開展。


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多因素複雜地質情況下注漿工藝缺失


胡麻嶺隧道地層在注漿初期鑽孔過程中砂層裹鑽、塌孔嚴重,採用傳統注漿工藝和設備難以取得理想的注漿效果。為保證注漿施工施工作業進度,依託“擾動鬆弛填充注漿機理”,憑藉進口多功能大扭矩地質鑽機,配套水平方向全程套管跟進技術,向地層施作“集束多段水平袖閥管”,將不同規格的剛性袖閥管做成袖閥管束,分段注漿加固地層。該方法可解決塌孔嚴重、地層吸漿差異大等注漿工藝難題,在新工藝的幫助下,注漿工程最終取得了預定的效果。


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其他問題


有些網絡界的土木大神肯定有一個疑問,既然胡麻嶺隧道超前預注漿那麼難,要開發多個理論與技術。為啥不採用已有的富水砂層冷凍技術呢?答案主要還是工期、造價兩個方面的問題,有興趣的童靴可以仔細研究研究。


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