宜万铁路齐岳山隧道选线_施工与管理

建设管理

收稿日期:2010-05-17

作者简介:胡子平(1964 ),男,教授级高级工程师,1984年毕业于上海铁道学院铁道工程专业,工学学士,主要从事铁路勘察、设计和技术管理工作,中铁四院宜万铁路建设指挥部副指挥长兼总工程师,E-m ai:l ts yhz p@vi p .163.co m 。

宜万铁路齐岳山隧道选线、施工与管理

胡子平

(中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉 430063)

摘 要:宜万铁路横穿南北向的齐岳山山脉,设计总长10528m 的齐岳山隧道。隧道进口至宜万铁路终点万州站航空直线距离40k m,高差约900m,地面坡降达0 023。隧道进口段穿越齐岳山背斜,为灰岩地层,占隧道长度的47%,岩溶、岩溶水极其发育;出口段为碎屑岩地层,节理裂隙发育,富含高压裂隙水。区内发育有15条断层,其中F 11断层规模宏大。隧道灰岩地段、可溶岩与非可溶岩接触带、灰岩地段断层破碎带等极可能发生涌突水突泥等地质灾害。针对坡降大、岩溶发育、穿越规模宏大的F 11高压富水大断层等3个不利条件,通过对单面坡和人字坡方案从安全、投资、运营等多方面考虑,最终确定了单面坡方案。齐岳山隧道工程实践证明,选线方案是正确的。施工过程中,针对极其复杂的岩溶及岩溶水、高压富水大断层、砂岩段高压裂隙水,研究并采取了注浆堵水、注浆加固、先排后填、泄水洞排水、释能降压、信息化注浆、绕行规避等多项施工技术,成功地解决了隧道施工难题,丰富了高压富水岩溶及断层区隧道修建技术。齐岳山隧道建设过程中,建设单位充分发挥了核心主导作用,组织参建各方决策方案、现场落实方案、建立系统的安全体系,这是齐岳山隧道获得成功的关键所在。关键词:宜万铁路;齐岳山隧道;选线;施工;风险管理中图分类号:U 452 1+3 文献标识码:A 文章编号:1004-2954(2010)08-0012-08

1 概述

宜万铁路位于云贵高原东北麓长江与清江分水岭

的南侧山区,沿线河谷深切,地势陡峻,地形极其困难,线路两次跨越长江及多次跨越深涧峡谷。地质构造位于我国东部的新华夏系第三隆起带的中南段和长江中下游东西向构造西段延伸部分,以及两者的交接、复合部位,沿线发育有滑坡、顺层、危岩落石、岩堆等不良地质,特别是碳酸盐岩广泛分布,岩溶地貌发育,众多隧道穿越岩溶地层、煤系地层及区域性断裂破碎带,埋置深度大,大型岩溶洞穴、暗河或管道流多。

动议于1903年的武汉、宜昌至重庆、成都铁路(川汉铁路),曾聘中国铁路之父詹天佑为总工程师,因清廷出卖路权之事,引发四川保路运动和武昌起义,结束了中国2000多年帝制。后因连年战乱,技术、国力所限,1926年川汉铁路停建。至今,在大巴山的沟壑里

还能看见当年先辈们留下的半截子桥墩和已做公路用的部分路基。

新中国成立后,党和国家领导人对川汉铁路建设十分重视。1952年川汉铁路西段成渝铁路胜利通车。1956年以来,勘察设计单位进行了大面积的方案研究和勘察设计工作,但由于川汉铁路途经长江南岸山岳地段,地形地质复杂,工程艰巨,受当时技术水平和财力所限,改修襄渝铁路,有了四川东出至武汉铁路。1970年7月1日,焦枝铁路建成通车,后又修建了26km 从焦枝线的鸦鹊岭至宜昌支线。2002年10月8日,重庆达州至万州163km 的达万铁路建成。至此,国人百年梦想的川汉铁路只剩下湖北宜昌至重庆万州这377km 尚待建设。改革开放后,随着科技水平的飞越发展,国家综合实力的不断提高, 蜀道难 已不再是东西部地区经济发展交流的障碍。

齐岳山是中国南方最大的山地草场,位于湖北省恩施的利川市西部,距利川市仅30km,318国道从景区穿过。齐岳山自重庆石柱进入利川境内后,由西南向东北绵延,莽莽苍苍,长达125km,总面积562km 2

,主峰1911 5m,平均海拔1500m 以上。齐岳山恰似一壁巍峨的城墙横亘西天,成为古时荆楚、巴蜀中间地带的一大屏障和军事要地,山上曾设有7处关隘,明末李自成余部夔东13家首领刘太仓等在山上立营,坚守9年之久;后川楚白莲教借助天险,大败清军;1934年红三军也曾在此安营扎寨,多次打败前来围剿的敌军。故有 万里城墙 之美誉。这里夏季绿草茵茵、牛羊成群,现有跑马场3处,是南方人难得一见的草原风光;冬季白雪皑皑、玉树琼枝,又是一派北国风光,是度假避暑休闲的理想之地。

齐岳山古名极多,传说明朝时采药道人采百草炼长生不老之丹,采遍天下名山,所需几味主药终不齐备,后来,他无意中来到齐岳大山,发现他所需的几味主药,这里几乎遍山都是,因此,古时人们俗称此山为齐药山。齐岳山山顶基本平齐,独有黑大包、勘金大包、罗家大包、邓家大包、万家大包、大包、彭家大包等7个山包一翅儿摆开,俨如七星照耀,因此古人又叫它为七曜山。齐岳山地形地貌如图1所示。

齐岳山隧道选线是宜万铁路线上选线难度最大的地段之一。1964年9月3日,四川省委书记李井泉、铁道部部长吕正操向中央呈递 川汉铁路选线报告 ,

胡子平 宜万铁路齐岳山隧道选线、施工与管理

建设管理

请示修建川汉铁路问题。铁道部第四勘察设计院完成

的 川汉铁路勘察报告 ,提出川汉铁路

取道长江北图1 齐岳山地形地貌

岸、清江、桑植、沅水五大方案。但中央认为投资太大,国力不逮,同时,在技术上难以攻克利川境内长达10km 的隧道难关,以及 文革 的到来,川汉铁路建设再次被搁置,改修襄渝线。可见,齐岳山隧道的选线问题,以及施工技术难题在川汉铁路(宜万铁路)修建史上有着极其重要的地位。齐岳山隧道位置如图2所示。

2 齐岳山隧道选线

2 1 选线时面对的三大难题

齐岳山隧道选线之所以难,主要是需要面临3个

技术难题。

难题一:宜万铁路线路穿越长江和清江的分水岭齐岳山脉后,进入川东红层的构造侵蚀剥蚀中、低山区,地势从东往西逐渐减低。齐岳山隧道进口利川高程约1100m,而宜万铁路终点万州站高程约210m,高程差近900m 。两者相距40k m (航空直线距离)。解决高程差,如果不穿越齐岳山,或短距离穿越齐岳山,势必就需要绕线,这样会增加工程造价,同时,对今后

铁路的快速运营是一大损失。

图2 齐岳山隧道位置

难题二:齐岳山隧道进口约4km 地段均为灰岩,岩溶及岩溶水极其发育,施工难度和施工风险极高。如图3

所示。

图3 齐岳山隧道工程地质图

难题三:齐岳山隧道中间地段,需要穿越250余m 的F11大断层,断层高压富水,地质条件极差,施工难度和施工风险巨大。

2 2 区域地形条件

测区内山势连绵起伏,峰峦叠嶂,齐岳山山脉作为测区的主要山脉,控制着山势的整体展布方向,且表现出与构造线方向基本一致的特征;区内海拔高度930~1911m,相对高差400~880m,自然坡度10 ~25 ,局部可达70 ,是典型的构造溶蚀剥蚀高中山区。东部以齐岳山脉为主体,山顶浑圆,漏斗丛生,和缓开阔,山坡呈陡斜的单面坡,几乎无宽阔台地条带,却零星分布有大规模漏斗洼地,坡脚槽谷、落水洞、溶洞、暗河发育,暗河或出露或深藏,属前期碳酸盐岩溶蚀地貌;典型的有得胜场溶蚀槽谷地貌。西部山坡陡峭,山脊尖棱,少有台地,沟谷深切,呈鸡爪状展布,形成碎屑岩剥蚀地貌。受地壳间歇性抬升运动的影响,区域上形成了多级夷平面,在测区内分别发育形成了齐岳山平缓山顶、东翼山腰狭长平台、两翼山脚狭长槽谷和西部砂岩小型台地、以及百丈沟深切沟谷等。区内水系不甚发育,以齐岳山

山脉为分水岭将测区水系分成清江和施渡河一东一西

两个水系,但二者均隶属长江水系。2 3 隧道地质条件

东西向的宜万铁路自利川至万州,线路横穿南北向的齐岳山山脉。

2 3 1 地质构造

隧道测区处在新华夏系第三隆起带和第三沉降带之接合部位,具体跨越了鄂西隆皱带与川东沉降带的分界构造 齐岳山背斜及以西的川东沉降皱带东缘的次级褶皱 箭竹溪向斜,二者分属北北东构造和弧形构造的构造体系。影响线路的较大规模的断层有15条,其中乐园沟逆冲断层(F1)、二台正断层(F3)、石槽门正断层(F4)、齐岳山断裂(F5)、大花尖逆冲断层(F6)、得胜场逆断层(F11)等都造成隧道围岩界别降低,可能导致隧道施工中的突水突泥。2 3 2 地层岩性

隧道穿越了中、下侏罗统上、下沙溪庙组、新田沟组、自流井组、珍珠冲组和三叠系须家河组、巴东组、嘉陵江组、大冶组以及二叠系长兴组、吴家坪组、茅口组