世界上最高的特长隧道、世界上最长的湖底隧道……从高原到溶洞,从江底到海底,条条“长龙”钻山入海,是中国隧道建设水平跨入世界前列的无字丰碑。
改革开放40年,见证了中国隧道施工从追赶到迈入世界第一方阵的进程。与改革开放同步而生的中铁隧道局,前身是经国务院批准、专为修建“国字一号”工程——黄河水下隧道组建的铁道部隧道工程局。他们迄今修建的各类隧道长度占全国隧道总长度的10%,修建的10公里以上铁路隧道数量占全国总数的30%;在全国50%的高铁线路有参建项目;修建的20公里以上铁路隧道数量占全国总数的80%;全部参与建设30公里以上铁路隧道,被誉为“隧道及地下工程领域国家队”。
40年来,中铁隧道局引领我国隧道科技实现了四次重大跨越,建设领域从陆地走向水下,“隧贯山河,道通天下”的梦想正逐步化为现实。
开启大型机械化施工时代
1980年底,成立仅两年的铁道部隧道工程局奉命从中原移师南下,组织一万多名员工参建“七五”期间国家重点建设项目衡广铁路复线,其中全长14.3公里的大瑶山隧道是全线的关键性控制工程。
这是当时国内最长、世界第十的双线电气化铁路隧道,而且隧道穿越11条大断层带,尤其是长465米的9号断层地带,最大涌水量每昼夜高达4200吨,属于世界性施工难题。
中国人要自己修建大瑶山隧道的消息轰动全国,也引起国际同行的关注。欧美等国的隧道专家纷纷前来参观,开展学术交流,但他们的眼神中流露出来的多半是怀疑与不相信。
科研人员看在眼里,急在心头。为了长中国人的志气,一定要建成大瑶山隧道!大家下定了决心。经过一年多的反复试验,逐步找出了硬岩条件下施工方案,沿用了几十年的木支撑去掉了,先进的液压台车也被操作工人熟练掌握了,光面爆破达到了预期效果,凿岩、运碴、支护、衬砌四条工序顺利实现了大型机械化流水线作业。
1989年12月,大瑶山隧道提前两年半建成通车,将我国隧道施工水平从落后国外30年迅速提高到当时世界先进水平。“大瑶山长大铁路隧道修建新技术”荣获1992年度国家科技进步奖特等奖,其中10项配套技术、42项技术难点均达到当时国际、国内先进水平。
城市地铁施工进入暗挖时代
进入上世纪80年代,北京地铁超负荷运营压力巨大,复兴门折返线的修建迫在眉睫。
原中国工程院院士王梦恕,一直在中铁隧道局工作。1986年年初的一天,他在长安街看到施工人员在测量路面,圈地刨树挖坑。一问才知道,正在用明挖法修建复兴门折返线。
“什么年代了,还要用明挖法修地铁?”王梦恕当时就急了。原来,他和同事已经在大秦铁路军都山隧道黄土段进行大跨、软弱、有水、浅埋的设计、施工研究,初步形成了浅埋暗挖法。
在有理有据地劝说并盛情邀请有关人员到军都山隧道参观后,复兴门折返线工程最后重新招标并由中铁隧道局负责设计、施工。
复兴门折返线全长358米,需要开挖隧洞1098米,加宽断面31种,最大跨度14米,隧道顶部距地面9-12米。虽然地面车水马龙,但地下管线密布,并且地质条件复杂,难度可想而知。
经过365天日日夜夜的艰苦奋战,中铁隧道局取得了成功,总结出一套科学严谨的施工原则:管超前,严注浆,短开挖,强支护,快封闭,勤量测。这18字真经成为浅埋暗挖法的精髓。
1987年12月,复兴门折返线建成,长安街上依然车流涌动,川流不息,人们丝毫没有觉察到脚下曾经进行了一项大规模施工!
北京地铁施工引起世界的关注,美、德、英、法、日等国家的专家纷纷前来参观、交流。该工法应用于长安街上的数十条地下过街道施工。中铁隧道局成功总结出超浅埋暗挖技术,创造了覆跨比最小为0.06的世界纪录。
1995年,“北京地铁浅埋暗挖法综合配套技术”获得国家科学技术进步二等奖。浅埋暗挖法迅速向全国推广,成为我国城市地铁施工的主要工法。
掀开中国隧道TBM施工新篇章
隧道掘进机问世至今已有100多年的历史,经过不断改进和发展,已成为世界最先进的隧道施工利器,已在发达国家广泛应用,但我国对掘进机技术的了解还处于初级阶段。
20世纪90年代初,国家“九五”重点工程西安-安康铁路秦岭隧道上马,为了打破国外技术垄断,铁道部巨资引进了两台硬岩隧道掘进机(TBM),中铁隧道局建设者把最原始最简单的设计图纸当作教材,把施工现场当作实验室,开始了国内首次使用TBM的探险之旅。
秦岭隧道全长18.456公里,是国家“九五”重点项目西康铁路第一控制工程、当时我国第一特长铁路隧道。专门为秦岭隧道量身定做的掘进机全长256米,刀盘直径8.8米,1997年12月组装完成并调试成功。中铁隧道局运用ZED导向系统,每掘进一段距离定时复核,有效控制掘进误差;成立TBM诊断和状态检测站,适时进行状态评估。
1999年8月,秦岭特长隧道提前贯通,创造了平均月掘进268米的记录,平均机时利用率为45%,最高达75%,超过了当时国际40%的平均水平。
利用钻爆法8-10年才能打通的秦岭隧道,采用TBM施工工期整整提前了5年。
秦岭隧道荣获全国十大科技建设成就奖。“秦岭特长铁路隧道修建新技术”荣获2004年度国家科技进步一等奖,使我国隧道施工技术跻身国际先进行列。
引领中国隧道进入穿江越洋时代
随着隧道科技的快速发展,“穿江越洋”成为常态。
上世纪初,孙中山先生《实业计划》首次提出修建武汉长江隧道。2008年12月底,被誉“万里长江第一隧”的武汉长江隧道经过中铁隧道局四年多建设通车试运营,圆了中华民族“隧穿长江”的百年梦想,使长江天堑变通途。
武汉长江隧道全长3.63公里,连接武昌和汉口两个中心,7分钟可穿越长江,大大缓解了汉口与武昌中心区的客运交通压力。长江武汉段江底地质条件复杂,每一个施工阶段,几乎都伴随着世界级技术难题的攻关。
南水北调中线被称为人类历史上穿越大江大河的宏大水利工程。2014年2月,“咽喉”工程穿黄隧洞开始充水试验,穿黄隧洞长4.25公里,是南水北调工程中投资较大、施工难度最大、立交规模最大的控制工期建筑物。中铁隧道局攻克了诸多盾构施工难题。2013年11月30日,穿黄隧洞进出口建筑物施工完成,主体工程全面完工。
广深港高铁狮子洋隧道全长10.8公里,是当时中国最深的水下隧道和首条水下铁路特长盾构隧道,三次穿江越洋,深埋处达62米,无论长度、直径还是时速目标值均可以与英法海峡隧道、东京湾海底隧道相较量。
中铁隧道局逐一攻克了600米江底裂隙发育段等12项重大危险源,一举夺得国际项目管理大奖银奖、菲迪克2015年工程项目优秀奖,探索出的高速铁路特长水下高风险隧道盾构施工及对接技术,为我国建设类似长大水下与海底隧道建设提供了具体参数和借鉴。
目前,中铁隧道局已先后4次穿越长江,3次穿越赣江,3次越海,2次穿越狮子洋,2次穿越湘江,1次穿越钱塘江,1次穿越黄河,广泛参与了众多穿江越洋工程施工,成为我国隧道施工穿江越洋的领军者,引领我国隧道进入穿江越洋新时代。
中铁隧道局四十年的发展,见证了国家改革开放40年的发展变迁,更见证了中国隧道一路跻身世界领先的征程。而今迈入新时代的中铁隧道局,正继续传承优秀的时代精神,为早日实现交通强国的梦想而不懈努力。 符世祥 余纪伟