在黃土高原的稀泥裏打隧道 “基建狂魔”再戰世界級工程難題

近日，新建銀（川）西（安）鐵路跨董志塬區域，全長6.78公里的上閣村隧道貫通。

上閣村隧道，最高含水率33%、縱坡25‰、最大埋深102米、出口最淺僅6米，為全線一級風險隧道，也是國內首座穿越最濕黃土稀泥的高鐵隧道。

特殊地理構造讓施工風險極高

銀西高鐵經毛烏素沙漠邊緣，由南向北穿越世界規模最大的黃土塬董志塬，是國內首條修建在黃土層最長段落的有砟高速鐵路。

董志塬，是黃土高原最大的一塊原面，號稱“天下黃土第一原”。丘陵、髙塬溝壑縱橫，黃褐鈹褶，是我國濕陷性黃土分佈的主要地區之一，濕陷厚度為10至33米。

“上閣村隧道所處地質孔隙潛水明顯，廣泛分佈於黏質黃土地層中。”中鐵二十二局集團有限公司（以下簡稱中鐵二十二局）項目部經理魏紹剛説，這樣的地理特性，導致地質圍巖極易滲水、軟化變形、突發坍塌，以及地表沉陷、地下水流失等。

特殊的地理構造，使上閣村隧道施工風險極高。魏紹剛説，隧道通過第四系黃土，堪稱稀泥，含水率超高，高達33%，隧道開挖時極易發生沉降、變形，甚至出現突水、湧泥等災害，並易發生多次坍塌，被稱為“雨裏挖掘、泥裏支護，在淤泥裏打隧道”。

攻克罕見工程建設“攔路虎”

業內專家表示，上閣村隧道地處的深厚富水黃土國內外罕見，是一道世界級工程難題，要面臨軟塑性黃土地區、穿越富水地層基底降排水、基底加固困難等三大挑戰。

一般隧道地質含水率低於20%，一旦超過24%就嚴重影響施工。資料顯示，在含水率超過24%黃土層建隧道，最低月進度僅0.6米。

如何在黃土厚度深數百米，地層含水率極高的黃土稀泥裏建高鐵隧道？

面對三大挑戰，中鐵二十二局項目部成立技術小組，在建設單位的組織下，召集設計、監理單位及有關專家聯合攻關。

上閣村隧道出口段隧道埋深6至14米，埋深淺。受長段落淺埋慢坡以及黃土垂直節理髮育等影響，圍巖易出現變形、掉塊，地表易產生沉降變形的工程病害。建設者通過對現場地質條件深入研究，經過反覆比選，最終確定了採取洞內帷幕注漿的超前加固方案。

針對富水地層基底降排水和基底加固困難的挑戰，建設者連續攻堅克難。開展深孔地表注漿施工技術研究，總結形成了注漿漿液材料、注漿孔佈置間距等注漿參數成果，將31%的地層含水率降至22%；採取基底袖閥管注漿加固技術進行基底加固處理等技術手段，攻克了多項難題。

填補隧道修建技術6項空白

“為同軟弱鬆散的黃土鬥爭，不到7公里的隧道，竟設了4處斜井共10個作業面。”魏紹剛説，其中，單個作業面進尺僅200多米，可見這種黃土多麼難“啃”！

歷經1370天的艱苦努力，這座穿越世界最厚黃土塬的隧道終於勝利貫通，為銀西高鐵後續線上施工掃除了障礙。

建設單位銀西鐵路公司認為，上閣村隧道建設中的多項創新成果，都是隧道施工建設的首創，攻克了深厚富水黃土隧道安全修建技術難題。

這些創新成果包括：首次系統開展了基礎理論研究，揭示了深厚富水黃土地層的水穩性特徵，為隧道設計和工程建設奠定了基礎；首次提出了最佳矢跨比仰拱型式，提升了深厚付匯黃土隧道仰拱的抗隆起能力；首次採用了“防結晶、可維護”排水系統設計，有效解決了隧道排水系統運營期堵塞難題；首次研發了地表垂直深孔袖閥管精準靶向注漿技術，顯著提高了地層注漿加固效果，實現了深厚富水黃土地層加固後月度80米以上施工效率，縮短了工期；首次採用了自主研製的隧檢車，對全線隧道襯砌質量進行“全覆蓋、全方位”檢測，徹底消除了隧道襯砌質量缺陷；首次創建了隧道襯砌質量檢測信息平台，實現了隧道襯砌質量全壽命週期的信息化管理。

“上閣村隧道建設研究成果填補了國內外隧道修建技術6項空白，極大提升了我國鐵路隧道整體修建水平。”銀西鐵路公司專家表示。

銀西鐵路正線長618公里，設計速度為250公里每小時，是國家《中長期鐵路網規劃》中“八縱八橫”高速鐵路主通道之一，也是《“十三五”現代綜合交通運輸體系發展規劃》“福銀通道”重要組成部分。這條線路於2015年12月31日開工，計劃2020年年底建成通車，屆時，銀川至西安將由現在的14小時縮短為3小時左右。