堪称地狱入口,建造历时12年!是什么工程让“基建狂魔”也为难? 世界之最短的隧道

疫情期间,我国曾经在短短10天内建起一座火神山医院,在“基建”的征途中,中国一路高歌猛进,成绩斐然 。但是,有这么一条隧道,它最早计划在五年内完工,从2008年开工一直修道到2020年才完工 。它就是大柱山隧道 。
火车从隧道通过只需要7分钟,全程其实还不满15公里 。要知道,我国最长的广东松山湖铁路隧道全长近39公里,可它也只用了6年时间就完工了 。作为“基建狂魔”,中国怎么会花12年才挖通一条不足15公里的隧道?为什么耗时这么久也要修建它?
大柱山隧道入口处
穿越横断山脉大柱山隧道虽然不长,但是却要穿越横断山脉 。由于位于印度洋板块和亚欧板块的交界处,长期的板块挤压形成了这里重峦叠嶂,山高谷深的险恶环境 。在山岭内部的地质结构也是异常复杂,要想修通隧道,就要穿越澜沧江深大断裂与保山褶皱带,其中包含了横断山脉6条断裂带 。
横断山脉卫星图
自隧道开工以来,全世界有超过500位隧道专家来此考察,根据其地质难度就下定了“无法施工”的结论,甚至将它称作是“地狱入口” 。这不仅是因为大柱山隧道的施工在理论上存在很大难度,而且实际施工环境更加恶劣 。这里几乎包含了隧道工程可能遇到的所有难题,简直就是“地质博物馆” 。所以,大柱山隧道的贯通,本身就是一个让世界震惊的奇迹 。
大柱山隧道突水形成的瀑布,下面就是澜沧江
施工有多困难?突水、涌泥 。2009年8月,开工时间过去一年,施工进度来到了燕子窝断层 。
一天,工人在断层上进行钻孔爆破时,掌子面(开挖坑道不断向前推进的工作面)上突然出现了一个手掌大小的口子,里面不断向外涌出带着泥浆的水 。泥浆将口子撕裂得越来越大,泥浆也越流越多,1个小时就将4米高的工程车掩埋,几个小时后就将几百米长的隧道填满了 。
施工者们脚蹚泥浆、头顶水柱,每天只能往前挖不到20厘米,全长仅156米的燕子窝断层,竟然耗费了他们两年多的时间 。在这两年多时间里,大涌水在这里就是家常便饭,一小时仅涌水就能达到1500方,高峰期一天的涌水可达7万多方,十多年来隧道的涌水量相当于十多个西湖 。
大涌水
这是因为断层里的水路交错纵横,极其复杂 。燕子窝断层属于高压富水断层,水压极大,涌水时会夹杂着细沙和石子平射喷涌而出,有时甚至能将几十吨的重物推出40多米远 。发生突泥涌水后,由于涌出物数量大、水压高、水量太多、前方掌子面不能封堵等原因,要解决起来非常棘手 。
燕子窝断层
经过多次摸索尝试,施工队发现,既然断层最大的问题是水量多,水压高 。那么如果能将水封堵在开挖轮廓线外,再将水压力往外卸下来,后续只需要对岩石进行加固,防止隧道损毁塌方,保障道路安全,这个问题就迎刃而解了 。
所以最终,施工队确定了高压动水分段引排、超高压聚合注浆的施工方案 。该方案采用边排水边注浆的方式,并且是一次成孔分段高压注浆,使浆液得到更加有效的扩散,岩石更加固结,最终使大珠山隧道平导成功渡过燕子窝高压富水断层 。
注浆工艺流程
长距离反坡排水 。建设人员的施工方向是下坡,也就是说隧道口的地势更高 。大柱山隧道又经常发生涌水,洞里面的水不能自己流出去 。所以,如果不及时将水抽出,必将会影响他们的正常作业,对机械设备和施工人员都会带来危险和危害 。这就是反坡排水 。
反坡排水示意图
大柱山隧道内涌水量大,排水任务量大 。而且,反坡排水施工段还长达5.7公里 。反坡坡度很大,均在20‰以上 。所以,大柱山隧道反坡排水的难度非常大 。而且因为横断山脉的岩溶属性隧道开挖很可能遇到溶腔、暗河等,涌水的风险极高 。