嘎隆拉隧道建设为何如此艰难 专家解析工程技术难题

2010年12月15日11:42 | 中国发展门户网 www.chinagate.cn | 给编辑写信 字号:T|T
关键词: 隧道病害 低温施工 页岩层 不良地层 隧道建设 隧道施工 隧道设计 隧道进口 隧道技术 海洋性冰川

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地质条件极端复杂,防治断裂招数多

 

2009年4月18日,施工车辆进入嘎隆拉隧道。新华社记者 叶辉 摄

    2009年4月18日,承担施工任务的武警部队官兵在嘎隆拉隧道内使用钻孔机掘进。新华社记者 叶辉 摄

嘎隆拉隧道属于冰川地貌单元,是全线地质环境最复杂、地质病害最集中的路段,雪崩、滑坡、水毁、泥石流极为普遍,是迄今为止国内穿越断层最多、地应力最高、逆坡坡度最大的高原隧道,被称为“隧道病害百科全书”。

隧道口穿越现代海洋性冰川,必须在冰川堆积体上施工。这种土石混合物形成的冰川堆积体,因水流冲刷,内部布满缝隙,非常容易垮塌。而与之伴生的绢云母页岩层,则强度极差,看上去硬邦邦的石头,手一捏就碎。最要命的是,开工之前,预计这种软弱不良地层仅有40米。但是,官兵们在实际施工中发现,这种地层竟然长达600多米,是预期的15倍,大大增加了施工难度。

官兵们在实践中探索出“台阶式开挖、半边先落底、预留核心土”的科学施工方案,先从隧道洞两侧挖掘,留出中间的土堆作支撑,挖掘断面像台阶似地一层一层向洞顶递进,从而形成一道可靠的加固支撑体,确保掘进面稳固。

嘎隆拉隧道还有另一种奇特的地质难题:岩爆。通俗地说,就是看上去坚硬完好的岩石,因为地应力过大无法消除,莫名其妙地发生爆裂现象。针对这种特殊的岩爆现象,官兵们运用“新奥加固法”,像“穿羊肉串”一样,对可能出现岩爆的洞顶打进周身是孔的空心钢管,从孔洞中喷注混凝土对岩壁支撑加固。

强涌水国内罕见,以排为主强推进

嘎隆拉全年降水丰沛,山体的水饱和度非常大,强涌水成为隧道施工的一大难题。

这种岩层中涌出的水流有多大?说来难以置信,2009年10月20日,官兵们正在隧道内打炮眼,一股直径10厘米粗的水柱从洞中疾射而出,直飞出5米多远。6名身强力壮的官兵马上用木棍堵水眼,刚插进一小段,强大的压力将棍子连人一起顶开。事后测试,涌水压力达到2千帕,相当于两支消防水枪的总压力。

隧道施工,遭遇涌水原本很正常。开工之初,官兵们根据预计的每天4000立方米涌水量,准备了能日抽水1万立方米的机器。谁知,这远远不够。隧道的日涌水量第一天就达1.4万立方米,3天后就猛增至4.2万立方米,相当于25个标准游泳池的总水量,在国内隧道施工史上也是非常罕见。

而隧道的逆纵坡设计,加大了强涌水带来的困难。根据嘎隆拉地理环境特点,为了保证隧道建成后排水顺畅,隧道设计了4.1%的逆纵坡。也就是说,隧道每前进100米,坡度就要下降4.1米,全长3.31公里的嘎隆拉隧道,进口和出口落差高达128米,相当于40层楼房的高度,而三峡大坝的落差也不过135米。

巨大的落差,也就意味着洞口比洞中的水位还要高,水没法自然流出,必须通过抽水设施排出。尽管官兵们紧急增加多台抽水机,日夜不停排水,洞内水位仍居高不下,在施工断面形成一个小湖泊。为此,官兵们采用“先通过、后注浆”的强行推进方案,站在齐腰深的冰水中坚持掘进。

因为涌水压力大,官兵们发明了“木棍堵塞装药法”,将炸药用木棍强行塞进炮眼内,成功爆破后,再在隧道壁加装防水层,将水流引入排水道中。在隧道南口,原本设计的排水道冲刷路基,官兵们利用地形巧妙改进,在出口壁侧新开一个出水口,形成一个“人字形”的排水道,将水流引到山下沟渠中。

(本报西藏嘎隆拉12月14日电)

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