中国著名的铁路隧道

中国著名的铁路隧道
中国是多山的国家，且地质状况十分复杂，经过山区的铁路分布着众多隧道。从1887年台湾省建成第一座铁路隧道起，到目前为止，中国的铁路线上已建成并正式交付运营的隧道达5500余座，总长度超过2700公里，占铁路网总长度的4.69%，成为世界上铁路隧道数量最多、长度最大的国家。其中1970年建成的全长1085公里的成昆铁路，隧道总长达340公里；1997年建成的全长899公里的南昆铁路桥隧总长占全线的31％（隧道258座）。中国近代修建的著名铁路隧道，主要是台湾的狮球岭隧道和八达岭隧道。
中国第一座重载铁路双线隧道：军都山隧道
军都山隧道是中国第一座重载铁路双线隧道，位于北京市延庆县东南，燕山北麓，大秦铁路延庆车站与铁炉村车站之间。全长8460米，仅次于米花岭隧道，是我国已运营的第三座长大铁路隧道。隧道地质构造较为复杂，进口端有670米黄土砂质粘土段，从拱顶到地表面的埋深厚度仅有12～23米，最薄地段只有3.6米；出口端有70米是洪积块石土堆积层，然后是长约500米的风化花岗岩，并有煌斑岩侵入，节理发育，有地下水；其余地段为岩浆岩，岩体较完整，但有四条影响较大的断层通过隧道。隧道最大埋深640米，开挖后的岩体应力重新平衡，有小块岩石坠落。隧道每昼夜涌水量约为13200立方米。由于隧道长、工期短、难度大，除进出口正洞工区外，确定选用“三斜一平”的施工方案，以增加施工面，达到长洞短做。为解决3号斜井至出口段长达4083米地段的通风、排水和施工问题，在出口设置两公里长的平行导坑。全隧道开挖工作量为92万立方米，混凝土圬工量为20万立方米。同大瑶山隧道一样，军都山隧道也采用“新奥法”原则指导设计与施工，充分调动围岩的自承能力，实现大断面快速掘进，并为大型施工机械提供宽阔的操作空间。本着先进、高效、实用的原则，选用引进一批大型设备，完善系列配套。以单臂每分钟钻进1.5～2米的全液压二臂、三臂和四臂凿岩台车钻爆开挖；用1.4～5立方米大斗装载机，配20吨自卸汽车及6～8立方米矿车、棱式矿车等出碴；全断面或半断面掘进，正洞用无轨运输，斜井用有轨运输；用机械手进行喷射混凝土初期支护；二次衬砌，是在洞外工厂拌合混凝土以后，用6立方米混凝土输送车运至施工面，再用混凝土泵泵进12米全液压模板衬砌台车内，使隧道边墙、拱部一次成型。以上设备的高效率配套，组成破岩、装运、支护的三条流水作业线。军都山隧道进口端有670米长的一段，位于浅埋和黄土砂层中，其中有170米范围的拱部还通过中等密实的细砂层，地下水位在边墙中部，就地质条件而言，这一段不能形成自然拱，在国内隧道修建史上没有先例，是施工中难度较大的关键之一。对黄土段，主要采用小导管超前支护法、小导管注浆超前支护法和插板法施工。三种支护法使隧道顶部形成一个低强度的混凝土保护拱，然后进行开挖。对黄土层的含水段，用洞外井点降水。共设置18个降水钻孔，安装9台深井潜水泵抽水，截挡地下水补给来源，降低地下水位，保证含水段施工时基本干燥，顺利通过了复盖仅3.6米的隧道浅埋地段。对其它断层和破碎带，坚持“短进尺、弱爆破、强支护、勤测量、及时衬砌”的原则组织施工。遇到复杂地质,计划用钎探、物探等手段，预测地质和水文地感情况，据以施工。军都山隧道1985年1月正式开工，1989年通车。
隧道1958年开工建设，1961年3月因故停工。1974年10月复工，由原铁道兵承担施工。打开封闭13年的洞口，只见洞内积满了水，拱顶坍落、边墙倒塌、废碴很多。指战员们克服艰难险阻，历时一年半，共清出弃碴杂物近50000立方米，接着开始掘进上导坑。1977年6月16日完成主体工程，同年8月15日铺轨通过隧道。1978年隧道通车后，发现整体道床开裂上臌，不到两年道床抬高达300毫米，水沟破裂，边墙脱落变形，拱顶裂纹掉块，局部边墙侵限等病ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，威胁行车安全。1983年5月，整治病害后，1984年年底又发现未换仰拱地段的整体道床陆续裂纹上臌，两轨面水平误差达60毫米并发现拱顶掉块，边墙开裂，墙脚疏松脱落等病害。经多方调查论证，查明道床上臌是因为隧道底部地层中含有大量遇水膨胀的绿泥岩、蒙托石等。所以从1990年开始，拆除上臌地段的整体道床，增加钢筋混凝土仰拱，铺设轨枕板。同时拆除部分边墙，再次进行衬砌后压浆补强，对部分边墙拱顶进行小锚杆挂网喷浆加固。为根除隧道两端路基冻害，还对进出口段路堑内道床下路基土质彻底换填，增设了防寒保温排水沟。
中国已通车的最长双线电气化铁路隧道:大瑶山隧道
大瑶山隧道
大瑶山隧道是中国已通车的最长双线电气化铁路隧道，位于京广铁路广东省粤北瑶山山区的坪石至乐昌间，全长14295米。隧道埋深70至910米，双线铁路电力牵引断面，由于采用截弯取直的长隧道设计方案，隧道建成后，比既有铁路坪石至乐昌间缩短约15公里。开挖大瑶山隧道,推行了国外最先进的设计和施工的方法——“新奥法”。采用八十年代国内外最先进的大型机械，实现了主要工序——钻爆、支护、装运三条机械化作业线。
开挖使用的全液压钻孔台车是按照大瑶山隧道的设计断面，从国外引进的大型机械，在国内铁路隧道施工中第一次使用。它的4个臂膀上装有4台高效液压凿岩机，电力驱动液压传动，自动进退，有自动平行机构和外插角机构，以确保钻孔质量。这种台车工效高、噪声低、粉尘浓度低、操作简便、作业灵活，每班仅需4人操作，而且能一机多用。开挖断面面积86～118平方米，钻孔175～200个，钻孔时间4～5小时，爆破一次进入约4.8米。
关角隧道的施工前后历时30多年，除停工的13年外，正式开挖建设5年半，而整治病害耗时9年多，可见隧道地质构造之复杂、气候条件的恶劣和病害的严重。
以“难”著称的隧道：南岭隧道
南岭隧道
南岭隧道是以“难”著称的隧道，位于（北）京广（州）铁路衡（阳）广（州）复线郴州与坪石之间。隧道全长6666.33米，双线电气化牵引。隧道在湖南省郴县邓家塘镇附近穿越南岭山脉的五盖山和骑田岭挟持地带。这个地区为剥蚀低山丘陵区，连溪河辗转曲折，两次流经隧道顶部，原有京广铁路在下连溪和隧道出口两次与隧道立交。隧道穿越5处溶蚀洼地，埋深最浅地段仅39～45米。此地区属著名的南岭构造带，构造运动强烈，岩溶极为发育，地下水富集，地质条件十分复杂。建设者在在测绘的基础上，用地面和隧底钻探、物探和洞内超前钻探，结合溶岩发育规律，摸清岩溶的具体形态，为施工提供了可靠依据。隧道洞内岩溶突水涌泥量和地表塌陷规模之大及其对施工的危害强度，在国内外隧道建筑史上均属罕见。自1979年9月开工至1988年11月主体工程竣工，共发生大小突水涌泥24次，涌出稀泥和砂子近30000立方米。因洞内大量突泥涌水，共发生大小陷穴52处，最深达20米。沿连溪河两岸塌陷19处，河床先后因塌陷而断流，大量河水泥砂涌入隧道，堵塞坑道，阻碍施工。当隧道开挖到1935公里745米时，先后3次突泥，总量达10689立方米。建设者对突泥地段施加高压注浆，使稀泥在高压下劈裂，在缝隙中充入水泥和水玻璃浆液，凝固后呈坚硬的水泥水玻璃网络，使稀泥固结、压缩、脱水,并被部分置换，形成有一定强度的结石体。为保证施工安全，在注浆固结的基础上钻孔，每隔600毫米顶进一根无缝钢管，形成管棚，使稀泥与管棚构成统一的加固支护体系。因开挖隧道破坏了地下水的动力平衡，以致地下水向隧道渗漏宣泄。不仅影响施工，而且直接影响电气化设备的使用，留下隐患,增加隧道养护的困难。针对地下水的特点施工单位制定了“以堵为主、堵排结合、浑水要堵、清水可排”的治水原则。为了从根本上阻止地下水向隧道泄漏，保护地面环境，又采取了“河填地面陷穴，改道断流河渠，地下地面注浆，衬砌防水防漏”的综合治水措施。经回填陷穴与改道断流河渠,截止了地表水向地下倒灌,防止了农田及其它设施因地面变形受损。经历10年的艰苦奋斗,建设者们用智慧和汗水解开一道道技术课题，越过一座座难关险隘, “难”岭隧道不再难，终于为衡广复线电气化铁路打通了湘粤两省的大门。衡广复线工程1989年年底通过国家验收,正式交付使用
隧道的两次支护都采用大型机械——喷射混凝土三联机和机械手，对开挖后的岩面及时喷射混凝土；由四臂全液压台车打眼，安装钢筋砂浆锚杆，做第一次支护。待围岩变形基本稳定后，在第一次支护面上粘贴聚氯乙烯防水层。然后用全断面轨行式钢模板台车，灌注第二次混凝土衬砌。
大瑶山隧道全断面开挖，一次爆破的碴石约600立方米，采用2.7立方米的轮胎式装载机装碴，载重20吨的自卸卡车运碴，两台机械紧密配合，只要8～10小时就能将一次爆破的碴石清理干净。
八达岭隧道
中国铁路第一座采用平行导坑施工的隧道：凉风垭隧道
凉风垭隧道是中国铁路第一座采用平行导坑施工的隧道，位于（四）川黔（贵州）铁路干线上黔北桐梓县境内，直穿娄山山脉，全长4270米。隧道穿过的地层主要是石灰岩，地质复杂，岩层破碎，节理发育，开挖中遇到大小断层十几次，还有丰富的地下水。施工时在距线路西侧20米处同时开挖一个与隧道平行的导坑，作为施工辅助坑道，以增加工作面，加速施工进度，并起到地质勘探作用，还妥善地解决了施工中的通风、排水和运输等问题，使工序干扰大为减少。施工通风是利用平行导坑作为风道，采用巷道式通风，由于断面大，因此阻力小、通风效果良好。凉风垭隧道建成后，贵（阳）昆（明）、成（都）昆（明）等条铁路上的长隧道，相继采用平行导坑施工，且其布置与各项施工技术条件也多参照凉风垭隧道的经验选定。从这个意义上看,凉风垭隧道在我国隧道建设史上起到了开拓的作用。隧道于1957年11月开工，1960年竣工。
八达岭隧道是中国自行设计和施工的第一座越岭隧道，位于（北）京包（头）铁路青龙桥车站附近。这座单线隧道全长1091米，由我国杰出的工程师詹天佑亲自规划督造，1907年开工，在中国技术人员和工人的努力下，仅用18个月，于1908年竣工。隧道位于直线上，进口端隧道外线路坡度为32.3‰，隧道内线路最大坡度为21.5‰。隧道穿过的岩层主要是较坚硬的片麻岩，另外还有部分角闪岩、页岩和砂岩等，风化呈破碎和泥质状态。为增加工作面，在隧道中部开凿了一座深约25米的竖井，井上建有通风楼，供行车时排烟和通风用。隧道衬砌的拱圈采用预制混凝土砖砌筑，边墙用混凝土就地灌注，隧道底部用厚约100毫米的石灰三合土铺筑。
大瑶山隧道在“新奥法”原则指导下，首次运用大型机械联合施工。隧道自1981年11月起正式开工，1987年建成通车。