穿越“地質(zhì)博物館”的新成昆鐵路

60多年前，老成（四川省成都市）昆（云南省昆明市）鐵路的建成書寫了人類征服自然的奇跡。半個多世紀后的2022年6月21日，21世紀的新成昆鐵路核心控制性工程——小相嶺隧道順利貫通，標志著在建新成昆鐵路隧道全線貫通。這不僅是老成昆鐵路傳奇的續(xù)寫，更是中國鐵路建設(shè)者們又一次對極限的挑戰(zhàn)。

新成昆鐵路建設(shè)過程中遇到了哪些地質(zhì)難題？中國鐵路建設(shè)者們又是如何用科技的力量攻克這些難題的呢？

成昆線讀書鋪站是新、老成昆鐵路的交會車站（攝影/羅春曉）

新成昆鐵路上的“攔路虎”

2007年，全長860千米的新成昆鐵路正式開工。新成昆鐵路與老成昆鐵路的走向大致平行，而又截彎取直。隧道，就是“拉直”線路的主要方式。

不論是老成昆鐵路還是新成昆鐵路，鐵路沿線都是山勢陡峭，深澗密布，溝壑縱橫，地形和地質(zhì)極其復(fù)雜，被稱為“地質(zhì)博物館”，曾被外國專家斷言為“鐵路禁區(qū)”。

隧道施工中面臨著涌水、涌砂、塌方、活動斷裂、斷層破碎帶、軟巖大變形、巖爆、高地溫等工程地質(zhì)難點。

以新成昆鐵路線上最長隧道——小相嶺隧道為例，水害即涌水是建設(shè)過程中最大的“攔路虎”，水量之大、風(fēng)險之高國內(nèi)罕見。

涌水指的是由于隧道的掘進破壞了含水層結(jié)構(gòu)，使水動力條件和圍巖力學(xué)平衡狀態(tài)發(fā)生急劇改變，以致地下水體所儲存的能量以流體高速運移形式瞬間釋放而產(chǎn)生的一種動力破壞現(xiàn)象。

涌水是隧道施工中僅次于塌方的地質(zhì)災(zāi)害之一，水的主要來源有地表水體、溶洞及暗河水、老窖積水或古礦洞積水、含水層及斷層水。

在小相嶺隧道施工過程中，突發(fā)涌水情況（攝影/中新社記者? 劉忠?。?/p>

在隧道施工過程中，常常會引起隧道圍巖應(yīng)力（地下洞室周圍巖石中單位面積上的內(nèi)力強度）松弛或集中，使圍巖遭到破壞，也會使隔水層的有效保護厚度相應(yīng)減小，導(dǎo)致圍巖穩(wěn)定性降低，從而增加隧道涌水的風(fēng)險。

此外，隧道的涌水量隨地形地貌條件及隧道位置的變化而變化，隧道越長、經(jīng)過的水文地質(zhì)單元越多、匯水面積及補給范圍越大，其單位涌水量就越大。

?全電腦三臂鑿巖臺車進行鉆爆作業(yè)，實現(xiàn)智能定位和全自動高效智能化鉆孔，鑿巖速度快，安全系數(shù)高，爆破效果好（供圖/郭靜）

濕噴機械手，其工作范圍最遠達16米，用于噴射混凝土（供圖/郭靜）

如何攻克難“啃”的硬骨頭

在設(shè)計之初，小相嶺隧道即在中部設(shè)置了人字排水坡，以應(yīng)對可能出現(xiàn)的嚴重的涌水問題。施工過程中，建設(shè)者們堅持“治巖先治水、治水先泄壓、泄壓先排水”的原則，引進國內(nèi)先進的全電腦三臂鑿巖臺車、濕噴機械手等大型工裝設(shè)備，采取探水、泄水、排水、分水等多種舉措，改善圍巖地質(zhì)條件，使風(fēng)險頻率和規(guī)模大大降低。通過增設(shè)止水墻，將涌水通過橫洞排至自然河道，或者采取加深加寬排水槽的方式，加大排水量，最終“馴服”了涌水。

在隧道開挖過程中，受應(yīng)力變化（指日積月累有個力一直在變化）影響，山體軟巖容易變形。要解決變形問題，就要給巖體減壓，如圖所示，即需要把隧道斷面擴大，預(yù)留出變形空間，建設(shè)人員使用鋼制拱架進行加固，將突起的不規(guī)則巖石鎖定在拱架上。

?為了不讓隧道壁垮掉，要擴大斷面，提前預(yù)留由于重力而下墜的范圍并對其加固（供圖/馬驍）

?巖層在構(gòu)造運動作用下，因受力而發(fā)生彎曲，一個彎曲稱褶曲，如果發(fā)生的是一系列波狀的彎曲變形，就叫褶皺（攝影/馬驍）

據(jù)統(tǒng)計，小相嶺隧道施工中遇到巖溶暗河，累計涌水量超過2億立方米，相當于15個西湖的水量。而面對每一次突發(fā)狀況，建設(shè)者們都臨危不亂、迎難而上，用科學(xué)方法冷靜應(yīng)對，使施工得以順利推進。

終于，小相嶺隧道穿越了10條斷層和2條褶曲，洞身穿越了約4.5千米的可溶巖區(qū)段，經(jīng)過2200多天的艱苦奮戰(zhàn)，迎來了全線貫通的勝利。截至目前，新成昆鐵路6段擴能工程中，已有5段建成投運。

知識鏈接

勇闖“鐵路禁區(qū)”的老成昆鐵路

20世紀60年代，30多萬名鐵路建設(shè)者在中國西南地區(qū)的崇山峻嶺間修建起了一條舉世矚目的山岳鐵路——成昆鐵路，在當時開創(chuàng)了18項中國鐵路之最、13項世界鐵路之最，與阿波羅登月、第一顆人造衛(wèi)星被聯(lián)合國并稱為“象征20世紀人類征服自然的三大奇跡”。

老成昆鐵路始建于1958年，1970年全線竣工運營，全長1085千米，是縱貫中國西南、西北地區(qū)的交通大動脈。

當時中國的施工和裝備水平相對落后，鋼軌全部靠人工抬運，隧道施工全靠建設(shè)者們用大錘、鋼釬一點點鑿孔爆破，即使全天24小時施工，每天掘進仍不足一米……老一輩鐵路建設(shè)者們堅持不懈、克服萬難，經(jīng)過12年的艱苦鏖戰(zhàn)，鑿穿了幾百座大山，修通了427座隧道，架設(shè)了991座橋梁，終使難以逾越的天塹變成了通途。

?老成昆鐵路關(guān)村壩站（位于四川省樂山市）

新成昆鐵路再次穿越“地質(zhì)博物館”，預(yù)計今年底實現(xiàn)全線貫通。新成昆鐵路全線建成通車后，新老成昆線將客貨分離，時速80千米的老成昆線以貨運為主，時速160公里的新成昆線以客運為主。新老兩條“天塹之路”，將共同助力沿線地方經(jīng)濟發(fā)展，譜寫鐵路建設(shè)發(fā)展新篇章！