成兰铁路隧道建造关键技术与实践
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４ 关键技术与实践
针对工程推进异常艰难的实际，结合本线“穿越地震区、环保区、长大深埋隧道群”的特点，为有效解决工程
第 １０期 鲜 国，等 ： 成兰铁路隧道建造关键技术与实践
１７４３
推进中的各种技术难题，确保铁路建设和运营安全，以国内已有的、成熟的技术成果为依托，尊重科学，通过集成、 完善、创新，为成兰铁路建设安全有序推进提供了有力支撑。 ４．１ 结合成兰铁路软岩大变形的特点，集成了一套有效的隧道软岩大变形控制技术
１７４２
隧道建设（中英文） 第 ３８卷
座。平安隧道长 ２８．４ｋｍ，是我国目前西南山区已贯通的最长铁路隧道；云屯堡隧道长 ２２．９ｋｍ，是我国目前最长 的双线铁路隧道。隧道平均长度大于 １０ｋｍ，最大埋深 １７２０ｍ，为目前国内在建铁路规模最大的“长大深埋隧 道群”。 ２．２ 工程地质 ２．２．１ 地质条件极为复杂
图 １ 成兰铁路平面示意图 Ｆｉｇ．１ ＳｃｈｅｍａｔｉｃｐｌａｎｏｆＣｈｅｎｇｄｕＬａｎｚｈｏｕＲａｉｌｗａｙ
成都至川主寺试验段（简称“成川段”）位于四川省境内，全长 ２７５．８ｋｍ。线路进入龙门山后主要以隧道形 式通过，总计 １７座 １７５．５ｋｍ，２０ｋｍ以上隧道 ３座，１０～２０ｋｍ隧道 ４座，５～１０ｋｍ隧道 ５座，５ｋｍ以下隧道 ５
为强化锚杆施工达到标准化作业，联合厂家结合现场围岩条
件、施工工法等研发了锚杆施工专用设备，解决了全断面、台阶法
成兰铁路线路位于岷山山系和西秦岭边缘，区域环境具有原始、独特、敏感、脆弱等特点，是我国和全球生物 多 样 性 最 丰 富 的 地 区，也 是 全 球 生 态 热 点 地 区 之 一。 因 此，工 程 建 设 与 环 境 保 护 的 和 谐 并 重 是 本 线 建 设 又 一 关键。 ２．２．３ 交通通讯条件极为恶劣
成兰铁路横穿 ２个地震活动带（龙门山、西秦岭地震活动构造区），通过 ３大构造体系（龙门山褶皱断裂带、 松潘甘孜褶皱构造带、西秦岭褶皱构造带），途经 ４大地貌地质单元（成都平原区、岷江白龙江高山峡谷区、松潘 高原丘陵区、西秦岭黄土边缘区）。
线路通过地震动峰值加速度为 ０．３０ｇ区域的长度为 １０６ｋｍ、０．２０ｇ区域的长度为 ２８０ｋｍ，区域内地震活动 非常强烈。穿越区域 ７０％的岩体为极其破碎的千枚岩、板岩、碳质板岩、片岩，最大现场实测地应力达 ３３ＭＰａ，高 地应力突出，带来的问题复杂多变。同时，线路区域内活动断裂带、断层破碎带、瓦斯、硫化氢、滑坡、岩堆、泥石 流、危岩落石、岩溶等不良地质问题异常突出活跃。 ２．２．２ 区域环境极为敏感
成兰铁路成川段隧道软岩长度约 １０６ｋｍ，占隧道总长的 ６０％，软岩多为千枚岩、板岩、碳质板岩、碳质页岩及 其夹层，施工图阶段预测大变形段长达 ３０ｋｍ以上，高地应力软岩大变形问题突出。
从成兰线软岩工程特性及变形机制、大变形判定、设计方法、支护参数、大变形施工控制技术等方面总结、凝 练，形成的主要关键技术如下。 ４．１．１ 加深地质工作
２）高地应力在不同构造、岩层的反映形式不同，增加了隧道穿越活动断裂带的工程措施及施工技术的难度。 ３）关于活动断 裂 和 一 般 断 裂 带 的 安 全 结 构 储 备 形 式 及 长 期 观 测 方 案，目 前 尚 无 成 熟 的 经 验 及 技 术 可 以 借鉴。 ４）洞口桥隧紧连，不良地质地段高陡边坡的治理难度大，后期运营风险高。 ５）区域内地质条件极度复杂，对工程地质和岩土工程的关系认知难度大，影响处置措施的准确制定。 ６）区域环境极为敏感、脆弱，环保要求高。
成兰铁路隧道建造关键技术与实践
鲜 国，印建文
开放科学（资源服务）
（成兰铁路有限责任公司，四川 成都 ６１００７２） 标识码（ＯＳＩＤ）：
１ 工程意义
成兰铁路位于四川、甘肃两省境内，处于地震高发区，是世界瞩目的 ５·１２汶川大地震灾后恢复重建公益性 交通基础设施建设项目，建成后可形成一条绿色生命救援通道，对于改善灾区交通运输条件，促进沿线社会经济 发展有着积极作用。成兰铁路向北连通欧亚大陆桥，同时与宝成铁路相连，和川青铁路、川藏铁路共同构成沟通 西北与西南及华南沿海的区际干线铁路通道。成兰铁路的开工建设，饱含着藏、羌、回、汉 ４个民族的梦想，它的 建设将彻底改变“阿坝州乃至川西北地区无铁路”的历史，有力地推进四川交通枢纽建设以及阿坝州跨越发展和 长治久安的步伐，具有重大的政治意义及经济意义。
强调必须进一步查清开挖后隧区地应力，探明隧道围岩松动圈及岩层方向，为措施制定提供基础数据。 ４．１．２ 主动进行控制
提出以优化结构轮廓、加强支护措施、尽量保护围岩的原则进行控制。 ４．１．３ 强化锚杆施工
强调锚杆施工效率及作用发挥的及时性，提出“长短结合”的控制方式：以快速施作短锚杆形成的加固圈对 初期变形发展先行控制，后续施作长锚杆形成支护 －围岩共同承 载圈对塑性变形再次控制况
２．１ 线路概况 成兰铁路起于成都，经广汉、什邡、绵竹、茂县、松潘至九寨沟，向北延伸连接兰渝铁路的哈达铺站，线路正线
长 ４５７．６ｋｍ，四川境内 ３７７．８ｋｍ，甘肃境内 ７９．８ｋｍ。线路平面布置如图 １所示。成兰铁路作为四川西部第一条 铁路，党中央、国务院、国家各部委、四川省委和政府都极为关注，鉴于项目复杂的地质条件和敏感的区域环境，按 照国家发改委“优化设计，试验先行，逐步推开”的要求，２０１３年 １０月，中国铁路总公司同意以试验段方式先行开 工成兰铁路成都至川主寺段工程建设。
成兰铁路沟谷相对高差多在 １０００ｍ以上。部分艰难复杂工点无路、无基站、无信号，同时线路约有 ３０ｋｍ 穿越热摩柯无人区，工程施工条件艰苦，建设管理难度极大。
３ 工程重难点
１）洞内地震破碎断 裂 带、突 水、高 瓦 斯、硫 化 氢、高 地 温、软 岩 大 变 形、岩 爆 等 风 险 变 化 莫 测，施 工 安 全 风 险高。
针对工程推进异常艰难的实际，结合本线“穿越地震区、环保区、长大深埋隧道群”的特点，为有效解决工程
第 １０期 鲜 国，等 ： 成兰铁路隧道建造关键技术与实践
１７４３
推进中的各种技术难题，确保铁路建设和运营安全，以国内已有的、成熟的技术成果为依托，尊重科学，通过集成、 完善、创新，为成兰铁路建设安全有序推进提供了有力支撑。 ４．１ 结合成兰铁路软岩大变形的特点，集成了一套有效的隧道软岩大变形控制技术
１７４２
隧道建设（中英文） 第 ３８卷
座。平安隧道长 ２８．４ｋｍ，是我国目前西南山区已贯通的最长铁路隧道；云屯堡隧道长 ２２．９ｋｍ，是我国目前最长 的双线铁路隧道。隧道平均长度大于 １０ｋｍ，最大埋深 １７２０ｍ，为目前国内在建铁路规模最大的“长大深埋隧 道群”。 ２．２ 工程地质 ２．２．１ 地质条件极为复杂
图 １ 成兰铁路平面示意图 Ｆｉｇ．１ ＳｃｈｅｍａｔｉｃｐｌａｎｏｆＣｈｅｎｇｄｕＬａｎｚｈｏｕＲａｉｌｗａｙ
成都至川主寺试验段（简称“成川段”）位于四川省境内，全长 ２７５．８ｋｍ。线路进入龙门山后主要以隧道形 式通过，总计 １７座 １７５．５ｋｍ，２０ｋｍ以上隧道 ３座，１０～２０ｋｍ隧道 ４座，５～１０ｋｍ隧道 ５座，５ｋｍ以下隧道 ５
为强化锚杆施工达到标准化作业，联合厂家结合现场围岩条
件、施工工法等研发了锚杆施工专用设备，解决了全断面、台阶法
成兰铁路线路位于岷山山系和西秦岭边缘，区域环境具有原始、独特、敏感、脆弱等特点，是我国和全球生物 多 样 性 最 丰 富 的 地 区，也 是 全 球 生 态 热 点 地 区 之 一。 因 此，工 程 建 设 与 环 境 保 护 的 和 谐 并 重 是 本 线 建 设 又 一 关键。 ２．２．３ 交通通讯条件极为恶劣
成兰铁路横穿 ２个地震活动带（龙门山、西秦岭地震活动构造区），通过 ３大构造体系（龙门山褶皱断裂带、 松潘甘孜褶皱构造带、西秦岭褶皱构造带），途经 ４大地貌地质单元（成都平原区、岷江白龙江高山峡谷区、松潘 高原丘陵区、西秦岭黄土边缘区）。
线路通过地震动峰值加速度为 ０．３０ｇ区域的长度为 １０６ｋｍ、０．２０ｇ区域的长度为 ２８０ｋｍ，区域内地震活动 非常强烈。穿越区域 ７０％的岩体为极其破碎的千枚岩、板岩、碳质板岩、片岩，最大现场实测地应力达 ３３ＭＰａ，高 地应力突出，带来的问题复杂多变。同时，线路区域内活动断裂带、断层破碎带、瓦斯、硫化氢、滑坡、岩堆、泥石 流、危岩落石、岩溶等不良地质问题异常突出活跃。 ２．２．２ 区域环境极为敏感
成兰铁路成川段隧道软岩长度约 １０６ｋｍ，占隧道总长的 ６０％，软岩多为千枚岩、板岩、碳质板岩、碳质页岩及 其夹层，施工图阶段预测大变形段长达 ３０ｋｍ以上，高地应力软岩大变形问题突出。
从成兰线软岩工程特性及变形机制、大变形判定、设计方法、支护参数、大变形施工控制技术等方面总结、凝 练，形成的主要关键技术如下。 ４．１．１ 加深地质工作
２）高地应力在不同构造、岩层的反映形式不同，增加了隧道穿越活动断裂带的工程措施及施工技术的难度。 ３）关于活动断 裂 和 一 般 断 裂 带 的 安 全 结 构 储 备 形 式 及 长 期 观 测 方 案，目 前 尚 无 成 熟 的 经 验 及 技 术 可 以 借鉴。 ４）洞口桥隧紧连，不良地质地段高陡边坡的治理难度大，后期运营风险高。 ５）区域内地质条件极度复杂，对工程地质和岩土工程的关系认知难度大，影响处置措施的准确制定。 ６）区域环境极为敏感、脆弱，环保要求高。
成兰铁路隧道建造关键技术与实践
鲜 国，印建文
开放科学（资源服务）
（成兰铁路有限责任公司，四川 成都 ６１００７２） 标识码（ＯＳＩＤ）：
１ 工程意义
成兰铁路位于四川、甘肃两省境内，处于地震高发区，是世界瞩目的 ５·１２汶川大地震灾后恢复重建公益性 交通基础设施建设项目，建成后可形成一条绿色生命救援通道，对于改善灾区交通运输条件，促进沿线社会经济 发展有着积极作用。成兰铁路向北连通欧亚大陆桥，同时与宝成铁路相连，和川青铁路、川藏铁路共同构成沟通 西北与西南及华南沿海的区际干线铁路通道。成兰铁路的开工建设，饱含着藏、羌、回、汉 ４个民族的梦想，它的 建设将彻底改变“阿坝州乃至川西北地区无铁路”的历史，有力地推进四川交通枢纽建设以及阿坝州跨越发展和 长治久安的步伐，具有重大的政治意义及经济意义。
强调必须进一步查清开挖后隧区地应力，探明隧道围岩松动圈及岩层方向，为措施制定提供基础数据。 ４．１．２ 主动进行控制
提出以优化结构轮廓、加强支护措施、尽量保护围岩的原则进行控制。 ４．１．３ 强化锚杆施工
强调锚杆施工效率及作用发挥的及时性，提出“长短结合”的控制方式：以快速施作短锚杆形成的加固圈对 初期变形发展先行控制，后续施作长锚杆形成支护 －围岩共同承 载圈对塑性变形再次控制况
２．１ 线路概况 成兰铁路起于成都，经广汉、什邡、绵竹、茂县、松潘至九寨沟，向北延伸连接兰渝铁路的哈达铺站，线路正线
长 ４５７．６ｋｍ，四川境内 ３７７．８ｋｍ，甘肃境内 ７９．８ｋｍ。线路平面布置如图 １所示。成兰铁路作为四川西部第一条 铁路，党中央、国务院、国家各部委、四川省委和政府都极为关注，鉴于项目复杂的地质条件和敏感的区域环境，按 照国家发改委“优化设计，试验先行，逐步推开”的要求，２０１３年 １０月，中国铁路总公司同意以试验段方式先行开 工成兰铁路成都至川主寺段工程建设。
成兰铁路沟谷相对高差多在 １０００ｍ以上。部分艰难复杂工点无路、无基站、无信号，同时线路约有 ３０ｋｍ 穿越热摩柯无人区，工程施工条件艰苦，建设管理难度极大。
３ 工程重难点
１）洞内地震破碎断 裂 带、突 水、高 瓦 斯、硫 化 氢、高 地 温、软 岩 大 变 形、岩 爆 等 风 险 变 化 莫 测，施 工 安 全 风 险高。