截至2021年底中國(guó)鐵路隧道情況統(tǒng)計(jì)及高黎貢山隧道設(shè)計(jì)施工概況

鞏江峰， 唐國(guó)榮， 王 偉， 范 磊

(1. 中國(guó)鐵路經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院有限公司， 北京 100038; 2. 中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司， 四川 成都 610031)

1 中國(guó)鐵路隧道工程情況

截至2021年底，中國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程突破15萬(wàn) km。其中投入運(yùn)營(yíng)的鐵路隧道17 532座，長(zhǎng)21 055 km。

1)新增運(yùn)營(yíng)。2021年新增開(kāi)通運(yùn)營(yíng)線(xiàn)路鐵路隧道734座，長(zhǎng)1 425 km，其中10 km以上的特長(zhǎng)隧道27座，長(zhǎng)358 km。

2)在建。在建鐵路隧道2 418座，長(zhǎng)6 414 km。

3)規(guī)劃。規(guī)劃鐵路隧道6 226座，長(zhǎng)15 266 km。

2 中國(guó)高速鐵路隧道情況

截至2021年底，中國(guó)已投入運(yùn)營(yíng)的高速鐵路長(zhǎng)度超過(guò)4萬(wàn)km，共建成高速鐵路隧道3 971座，長(zhǎng)6 473 km。其中長(zhǎng)度大于10 km的特長(zhǎng)隧道91座，長(zhǎng)約1 141 km。

1)新增運(yùn)營(yíng)。2021年中國(guó)新增運(yùn)營(yíng)高速鐵路隧道340座，長(zhǎng)約470 km，其中10 km以上的特長(zhǎng)隧道4座，長(zhǎng)45 km。2021年中國(guó)新增運(yùn)營(yíng)的高速鐵路特長(zhǎng)隧道見(jiàn)表1。

表1 2021年中國(guó)新增運(yùn)營(yíng)的高速鐵路特長(zhǎng)隧道

2)在建。中國(guó)正在建設(shè)高速鐵路隧道1 472座，長(zhǎng)約3 409 km。其中長(zhǎng)度大于10 km的特長(zhǎng)隧道有71座，長(zhǎng)約981 km。2021年中國(guó)在建10 km以上的高速鐵路特長(zhǎng)隧道見(jiàn)表2。

表2 2021年中國(guó)在建10 km以上的高速鐵路特長(zhǎng)隧道

表2(續(xù))

表2(續(xù))

其中，設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值為300～350 km/h的高速鐵路隧道共1 233座，長(zhǎng)約3 038 km；速度目標(biāo)值為250 km/h的高速鐵路隧道共239座，長(zhǎng)約371 km。

3)規(guī)劃。截至2021年底，中國(guó)規(guī)劃的高速鐵路隧道共3 010座，長(zhǎng)約6 678 km。其中長(zhǎng)度大于10 km的特長(zhǎng)隧道有107座，長(zhǎng)約1 425 km。

規(guī)劃的高速鐵路隧道中，設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值為300～350 km/h的高速鐵路隧道共2 349座，長(zhǎng)約5 260 km；速度目標(biāo)值為250 km/h的高速鐵路共661座，長(zhǎng)約1 418 km。

3 中國(guó)特長(zhǎng)鐵路隧道概況

截至2021年底，中國(guó)投入運(yùn)營(yíng)的特長(zhǎng)鐵路隧道共235座，長(zhǎng)3 152 km。其中長(zhǎng)度20 km以上特長(zhǎng)鐵路隧道11座，長(zhǎng)262 km。中國(guó)已投入運(yùn)營(yíng)長(zhǎng)度20 km以上的特長(zhǎng)隧道見(jiàn)表3。

表3 中國(guó)已投入運(yùn)營(yíng)長(zhǎng)度20 km以上的特長(zhǎng)隧道

1)新增運(yùn)營(yíng)。2021年新增開(kāi)通運(yùn)營(yíng)線(xiàn)路特長(zhǎng)鐵路隧道27座，長(zhǎng)358 km。2021年新增開(kāi)通運(yùn)營(yíng)特長(zhǎng)隧道見(jiàn)表4。

表4(續(xù))

2)在建。在建特長(zhǎng)鐵路隧道150座，長(zhǎng)2 435 km。其中長(zhǎng)度20 km以上特長(zhǎng)鐵路隧道26座，長(zhǎng)746 km。

3)規(guī)劃。規(guī)劃特長(zhǎng)鐵路隧道301座，長(zhǎng)約4 244 km。其中長(zhǎng)度20 km以上特長(zhǎng)鐵路隧道19座，長(zhǎng)約493 km。

4 高黎貢山超長(zhǎng)隧道設(shè)計(jì)施工概況

4.1 設(shè)計(jì)概況

大瑞鐵路高黎貢山隧道為設(shè)計(jì)140 km/h的客貨共線(xiàn)單線(xiàn)電氣化鐵路隧道，全長(zhǎng)34.538 km。隧道穿越高黎貢山橫斷山脈，山體渾厚，地形條件極為困難，具有“三高”(高地溫、高地應(yīng)力、高地震烈度)、“四活躍”(活躍的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、活躍的地?zé)崴h(huán)境、活躍的外動(dòng)力地質(zhì)條件和活躍的岸坡淺表改造過(guò)程)的地質(zhì)特征。高黎貢山隧道地質(zhì)縱斷面示意見(jiàn)圖1。

圖1 高黎貢山隧道地質(zhì)縱斷面示意圖

全隧輔助坑道設(shè)置為“貫通平導(dǎo)+1斜井+2豎井”，斜、豎井均按主副井設(shè)置，斜井長(zhǎng)3 870 m，豎井深達(dá)764 m，為我國(guó)交通隧道中設(shè)置的最長(zhǎng)斜井和最深施工生產(chǎn)豎井。隧道進(jìn)口、斜井、豎井工區(qū)均采用鉆爆法施工，出口工區(qū)正洞、平導(dǎo)分別采用φ9.0 m和φ6.36 m敞開(kāi)式TBM掘進(jìn)。高黎貢山隧道輔助坑道布置平面示意見(jiàn)圖2。

圖2 高黎貢山隧道輔助坑道布置平面示意圖(單位： m)

4.2 施工進(jìn)展情況

2015年12月，隧道全面開(kāi)工建設(shè)。進(jìn)口工區(qū)于2021年7月、12月先后與斜井工區(qū)小里程端貫通；斜井工區(qū)于2020年6月完成主、副井建井，并向大里程端施工平導(dǎo)1 272 m、正洞1 179 m。1#豎井主、副井分別于2019年11月和2020年9月完成建井；2#豎井地表注漿歷時(shí)9個(gè)月，于2020年6月完成主、副井筒掘砌；目前1#和2#豎井工區(qū)均在建設(shè)井底車(chē)場(chǎng)。出口工區(qū)平導(dǎo)TBM于2017年11月始發(fā)掘進(jìn)，最快進(jìn)度620 m/月；正洞TBM于2018年2月始發(fā)掘進(jìn)，最快進(jìn)度490 m/月。高黎貢山隧道豎井施工情況見(jiàn)圖3，TBM始發(fā)進(jìn)洞見(jiàn)圖4。

圖3 高黎貢山隧道豎井施工情況

圖4 高黎貢山隧道TBM始發(fā)進(jìn)洞

截至2022年1月31日，全隧正洞已施工16 064 m，剩余18 474 m；平導(dǎo)已施工16 262 m，剩余18 324 m。其中，出口工區(qū)正洞施工7 671 m(含TBM掘進(jìn)6 959 m)，剩余5 589 m；平導(dǎo)施工7 736 m(含TBM掘進(jìn)6 839 m)，剩余3 782 m。高黎貢山隧道施工現(xiàn)狀情況平面示意見(jiàn)圖5。

圖5 高黎貢山隧道施工現(xiàn)狀情況平面示意圖(截至2022年1月31日施工形象進(jìn)度)(單位： m)

4.3 施工中遇到的難題及對(duì)策

高黎貢山隧道施工期間遭遇的主要技術(shù)難題為豎井防治水、高地溫?zé)岷Χ尉C合降溫、TBM掘進(jìn)段不良地質(zhì)處理等。

1)豎井防治水。隧道2座豎井均設(shè)置于花崗巖地層，施工揭示節(jié)理、裂隙較發(fā)育，豎向節(jié)理貫通性較好，局部巖體差異風(fēng)化，地下水發(fā)育，尤其是高角度陡傾豎向裂隙水對(duì)豎井施工影響較大。結(jié)合水文地質(zhì)條件，制定了“有掘必探、先探后掘、探注結(jié)合、綜合治理”的防治水原則，針對(duì)性地采取了豎井地表S孔深孔注漿、工作面注漿、壁后注漿及強(qiáng)化排水等綜合治水措施，并采用“探、注、掘、砌”工藝施工，保障豎井安全掘砌。

2)高地溫?zé)岷Χ谓禍?。隧道熱害成因?yàn)閿嗔焉钛h(huán)地下熱水，洞身高地溫段長(zhǎng)度達(dá)10 km，為中高溫帶；預(yù)測(cè)最高水溫達(dá)50 ℃，對(duì)隧道施工影響較大。斜井建井期間主要采用通風(fēng)降溫、地下熱水徑向注漿封堵、掌子面局部冰塊降溫，并輔以局扇增大風(fēng)速加快冰塊融化；斜井工區(qū)施工平導(dǎo)、正洞還實(shí)施了機(jī)械制冷降溫和處理措施，以控制洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境溫濕度。

3)TBM掘進(jìn)段不良地質(zhì)處理。隧道出口TBM工區(qū)以燕山期花崗巖地層為主，圍巖完整性受構(gòu)造影響較大，局部段落斷層構(gòu)造破碎帶、節(jié)理密集帶及蝕變帶較為發(fā)育，破碎圍巖及地下水較發(fā)育地段存在較高的溜坍和突水涌泥風(fēng)險(xiǎn)，數(shù)次造成TBM受困，對(duì)掘進(jìn)效率影響較大。施工期間通過(guò)加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、強(qiáng)化地下水超前探測(cè)和引排，并結(jié)合圍巖條件和水文地質(zhì)條件，針對(duì)性地實(shí)施了超前化灌、循環(huán)管棚、小導(dǎo)洞、盾體擴(kuò)挖、迂回導(dǎo)坑等不良地質(zhì)處理方案，保障了TBM在復(fù)雜地質(zhì)條件下的掘進(jìn)。

說(shuō)明：文中數(shù)據(jù)不包括中國(guó)香港、澳門(mén)特別行政區(qū)及臺(tái)灣地區(qū)的數(shù)據(jù)。