大瑶山隧道
大瑶山隧道(Dayaoshan tunnel)位于广东省北部韶关市西北坪石至乐昌间的京广铁路衡广(衡阳至广州)复线上,自北向南穿越大瑶山,是中国第一条通车的超长双线电气化铁路隧道。
大瑶山隧道工程于1981年11月开工,由原铁四院桥隧处正高级工程师厉自凡主持设计,动用了4000多名工人历时五年,于1987年5月6日贯通,是当时中国最长的铁路隧道。1988年11月26日,大瑶山隧道开通运营;1989年12月正式交验。大瑶山隧道全长14.295千米。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,比既有铁路坪石镇至乐昌市间缩短约15千米。
开挖大瑶山隧道,推行了当时中国国外最先进的设计和施工的方法——“新奥法”。采用20世纪80年代最先进的大型机械,实现了主要工序——钻爆、支护、装运三条机械化作业线,开创隧道施工机械化作业新时代。大瑶山隧道的贯通打破了中国长期因技术条件限制不能修建超过10千米长度大隧道的“禁区”。1992年,“大瑶山长大铁路隧道修建新技术”获得国家科学技术进步奖特等奖。2024年5月8日,大瑶山隧道入选“过去50年具有全球影响力的50个隧道工程”。
历史沿革
建造背景
瑶山是我国中原的长江水系与南粤的珠江水系的分水岭——南岭的一个支脉,海拔高达1500米,在这里挡住了衡广铁路走向。原有的衡广铁路老线,从山峦重叠的南岭地带曲折蜿埏的穿过后,在瑶山脚下沿武水河东岸绕行。由于这里山势险要,地形复杂,线路技术标准低,设备差,最小半径只有229米,最大坡度达11.8‰ ,运输能力远远不能满足要求,于是决定修衡广复线并建造大瑶山隧道。
建造历史
1978年2月11日,原铁四院勘察小分队首次登上大瑶山进行踏勘,进行武水右岸双绕线的勘测,做了107平方千米的地形测绘学,勘察了1181个地质点和49个孔深总量达5700米的钻探,进行了大面积的水文调查,作了航空照片与卫星照片的判释,制定了大瑶山隧道方案。1978年7月,先遣队伍进驻大瑶山,全面开展工程前的筹备工作;修建临时房屋13万平方米,自坪石镇、乐昌市起修建施工便道82千米,高压电力线58千米。
1981年11月,正式进洞施工。在此前后,铁道部隧道工程局与日本隧道专家多次交往,并赴青函隧道考察学习,前后引进各大型机械设备48项269台,经过消化吸收,与国产设备配套成龙,形成了破岩、装运、支护、注浆四条卓有成效的作业流水线,效率大为提高。自1982年至1985年,进出口单口平均月成洞均达到100米以上,全隧道曾创月成洞521米的好成绩。1985年4月竖井平导涌水,每昼夜4175立方米,含泥量10%~20%,淹没竖井393米,井下机电设备44台报废,乃开凿迁回导坑1200米,于1986年3月放水后再作封堵。
1987年5月6日,大瑶山隧道贯通,时任国务院副总理万里出席贯通典礼。全隧道经贯通测量,横向差17.3毫米,高程差4.6毫米,方向闭合差3.08秒,精度为6.2万分之一,属世界先进水平。1987年6月雨季,班古场地表多处陷断流。全隧道内出水量每昼夜五万吨以上,含泥量10%,曾一度被迫停工。技术攻关组多次审议,反复治理。12月,全隧道土建完成,随即进行铺轨与通信、信号、电力、电化四电工序的安装但神舟九号断层的涌水,仍未根治,仍在中部的墙脚,设置了泄水管道,对各集中出水点,继续整治。
1988年11月26日,第一列火车顺利通过大瑶山隧道,标志着大瑶山隧道完全建成,打破了中国长期因技术条件限制不能修建超过10千米长度大隧道的“禁区”。
2024年5月8日,大瑶山隧道入选“过去50年具有全球影响力的50个隧道工程”。
地理环境
地理位置
大瑶山在坪石镇与乐昌市区间的武江西岸,大瑶山隧道位于京广铁路坪石和乐昌之间,穿凿于广东省乐昌县瑶山山脉主峰,武水西岸圆螺角至永济桥大号形河湾的取直部位,隧道进出口距武水东岸既有线仅数十米,全长14.295千米。
地形地貌
大瑶山隧道穿越陡峭的复式背斜褶皱中低山区,最高峰海拔1085m,中部为斑古坳溶蚀谷地谷底宽1~2km,海拔600m左右。两侧山脉依势近南北方向延绵,高出谷地400-700m左右,隧道轨面标高约180m,谷地段埋深400~500m。
地质
大瑶山隧道地质构造为震旦系与寒武系浅质碎屑岩,分布于隧道两端,泥盆纪下中统桂头群粗碎屑分布于隧道中部,在构造上为粤北山字形脊柱构造成分与其重接,地层受强烈挤压全部侧转褶皱和断裂,节理、劈理都很发育,九峰山大断裂即在其交接复合部位。全隧道分布有20条断层带,软弱围岩占17%,在隧道中间部位,出现两侧冲断层,规模较大,相背倾斜,各自上盘相对逆冲推复,中间陷落,破碎带和影响带宽465米,即九号断层。全隧道大部分穿越砂岩、版岩、版状页岩。九号断层在班古场槽谷地区穿越白云质灰岩、泥灰岩与断层泥带。
水文情况
大瑶山隧道工程在施工中遇到地质极为复杂的9号断层,隧道在断带上长465m,岩石破碎松软,节理发育,涌水流沙经常发生,最高水量达到51000m3/d。
气象条件
大瑶山隧道所属地区属于亚热带,气候温和,除高山外基本终年无:年降雨量1100~2100mm,年蒸发量1500mm左右。
工程结构
总体布局
大瑶山隧道全长14.295千米,埋深700~910米。三斜井总长3552米,竖井深433米。各式平行导坑4270米,开挖155万立方米,衬砌31万立方米,喷射混凝土4万立方米,塑料防水板34万平方米。
硬件设施
大瑶山隧道施工中采用了新奥法,即通过喷射混凝土、锚杆等设备,利用围岩的自承作用,以薄层柔性支护与围岩结合形成的支护系统取代厚层的混凝土衬砌,改善了受力性能,减少了开挖量和污工量,在经济性和安全性方面,均优于传统的衬砌结构。除了在进出口局部浅埋偏压地段采用整体模筑混凝土衬砌之外,其余地段采用能充分发挥围岩自身承载能力的复合式衬砌;初期支护使用喷混凝土及锚杆,在软弱围岩地段加设钢格栅及钢筋网;初期支护与二次模筑衬砌之间设聚氯乙稀塑料板防水层。隧道内采用60kg/m耐腐蚀钢轨,铺设76型预应力钢筋混凝土轨枕板,普通砾石道床,为适应电气化以及运营养护要求设置了下锚段及各种沟槽洞室。中心水沟为主要排水沟,同时设置双侧水沟。此外,施工采用20世纪80年代中国国内外最先进的大型机械,组成开挖、运输、衬砌、注浆4条机械作业线,结束了旧式手工操作、分部开挖的施工方法。
设计参数
运行情况
截至2019年9月,平常每天通过大瑶山隧道的火车为372趟,而春运期间每天接近500趟,平均3分钟就有一趟列车经过。
特色与价值
工程特色
大瑶山隧道九号断层埋深600~700米,长465米,其中165米为强烈挤压带,泥灰及断层泥贯穿于大理石溶蚀及泥灰岩中,界面纷多,密集穿插,为贯通的难关。1985年12月国务院万里副总理就九号断层问题,邀请地质矿产部、水利电力部协同铁道部各路专家现场会诊,商议对策。1986年4月,由设计、施工、建设、科研与有关院校47人,组成技术攻关组。下设“地质预报预探、开挖方案、注浆堵水、支护衬砌、围岩变形量测”五个专业,作了周密布署。1986年10月,施工进入神舟九号层,围岩极为破碎,涌水每昼夜4.2万吨。遂于右侧开挖平行导坑,钻探超前,并排水降压。在通过研泥带时,泥石俱下,涌水如注,日进不足一米。经采用锚杆管棚支护、预注浆加固围岩,改为上半断面开挖、设置临时仰拱,扩大后全断面用钢骨架衬砌,然后铺设塑料防水板再二次模注。把新奥法原理结合现场具体化,用围岩变形的量测数据,决定施工措施积累了在软弱围岩地段施工的经验,形成了三十字的施工方法:“深探、管超前、小断面、留核心、短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测、预注浆。”
功能价值
大瑶山隧道将坪石一乐昌市间的铁路线“截弯取直”,避免了复线施工期间对既有铁路运输的干扰。隧道建成后,线路平直,不再遭受武水峡谷地带崩塌落石的危害,改善了运营条件,速度提高,运能增大,使当时京广铁路通过能力提高了1.8倍,仅此一项一年可节约运费500多万元;比原有的铁路线缩短15千米单线改成双线,列车时速从50千米提高到100千米;运营里程缩短近15千米,行车时间减少十多分钟;同时,也有利于开发利用武江水利资源。因此,建设大瑶山隧道具有显著的经济效益和社会效益。
领导关怀
党和国家领导人对大瑶山隧道十分关心,万里、习仲勋、李鹏、吕正操等同志,先后到工地视察,万里同志还亲笔题词“开路先锋”。国家计委、对外经济贸易部以及广东省各级政府和人民的大力支持,地矿、水电、煤炭等部门专家的热情帮助,都使广大建设者受到很大鼓舞。
获得荣誉
社会评价
大瑶山隧道结束了中国不能修建十千米以上长大隧道的历史,使国铁集团隧道建设跨入了世界先进行列。这是贯彻执行党的改革、开放、搞活方针取得的可喜成果,是发扬“顽强拼搏,依靠科学,团结协作,创新开拓”的衡广精神夺取的又一胜利。大瑶山隧道建设提供的宝贵经验,已经在全路推广应用,并将继续对中国铁路隧道事业产生积极的影响。大瑶山隧道是中国隧道工程跨入世界先进行列的一个里程碑,是中国隧道建设现代化的新起点。(中国工程院院士孙永福评)
大瑶山隧道是一个时代的写照,而书写它的是在一线奋斗的工作者们。大瑶山的建成和投入使用,不仅大大缩短了火车行驶距离,也将广东乐昌大瑶山省级自然保护区更好地呈现在了大众的视野里。(国铁集团广州局评)
参考资料
大瑶山,大瑶山!坚守的故事在流传…….m.thepaper.cn.2024-03-09
京广铁路衡广复线大瑶山隧道.www.hbtmjzxh.com.2024-03-13
为四院捧回首个国家科技进步特等奖的人,是他.m.thepaper.cn.2024-03-13
大瑶山隧道.www.crecg.com.2024-03-09
王梦恕:不改初衷 志在穿越.www.cae.cn.2024-03-13
人民日报.新浪微博.2024-05-08
【用回忆铭记历史 以故事传承精神】之回忆录20:小小的邮票 厚重的历史.微信公众平台.2024-04-18
施工案例02.鲁东大学.2024-05-06
今天是第六个“世界隧道日”,祝愿全体隧道同仁节日快乐!.微信公众平台.2024-04-18
广东70年标志性工程 | 大瑶山隧道:见证中国铁路加速度.羊城晚报.2024-04-18
大瑶山,大瑶山!坚守的故事在流传…….澎湃新闻.2024-04-18