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零下42度,穿越多个生态景区……他们如何建成最北高寒高铁长隧?

责任编辑:佚名    新闻来源:本站原创    新闻日期:2020/7/31

2020-07-31 11:53

◎科技日报记者李立云通讯员张学鹏刘丽娜牛荣坚

7月30日,经过高寒地区近四年的建设,国家“十三五”重点建设项目牡丹江至贾木斯高铁七星峰隧道顺利完工,为轨道完成奠定了基础。在年底完成任务。这为我国最东部和最北端的高纬度和高寒地区的高铁建设创造了新记录。

隧道贯穿场景。李丽云摄

木家高铁七星峰隧道位于黑龙江省佳木斯市华南县和黑龙江省双鸭山市蓟县,穿过七星峰国家森林公园,七星峰省地质公园和西伯利亚虎自然保护区。它的长度是10,291米。最大埋葬深度为423.5米,地质构造复杂,岩层风化程度高。进水量极大,日最大进水量为80,000立方米,四年来近四个西湖涌出水。它位于高寒冷地区,最低温度为负42°,属于一级风险隧道。对木家高速铁路全线而言,这是一项艰巨的工程,也是一项控制工程。它也是中国北部高速铁路和黑龙江省在建的最长的隧道。该隧道由中铁设计集团有限公司勘测设计,由中铁第一局集团建设。

高温高低温,古老而多变的岩层,大量的水流经多个生态景区,这些就像路障,注视着隧道的建设。在众多障碍下,施工和设计团队如何克服技术瓶颈,建造最北端的长隧道?

负42度,CNC钢结构加工中心解决了问题

木家高速铁路位于高寒地区,全年无霜期只有140天。冬季的平均温度为负19摄氏度,最低温度为负42摄氏度。在高寒地区作业给施工带来很大困难。

在高寒地区建设高速铁路,日常的隧道开挖工作变得极为困难。在冻土层上,该工具将是一个白点。东北冬季长,白天短,有效建设期短。将近半年几乎是不可能的。运营,再加上地表季节性冻土的广泛分布,以及路基的周期性冻融循环,很容易引起冻胀,这些已成为建设项目部门迫切需要解决的问题。

中国最北端的高冷高速铁路-穆家八号客运专线七星峰隧道。中铁一局的员工正在挖掘最后一组。牛荣坚摄

为了解决隧道设计中的技术问题,例如寒冷天气保护和防霜冻,断层断裂带等技术问题。中国铁建工程有限公司负责隧道设计的专业技术人员总结了哈木高速铁路和哈家铁路的建设和运营经验,并对哈木高速铁路的设计进行了细化。隧道的防寒防水排水系统以深层排水设施为主体,以确保隧道防寒和防冻要求。

“中国铁路是在穆家客运专线工程设计中建立的,全线采用基于铁路三维信息模型的BIM设计。这也是高纬度高速铁路设计的第一个案例BIM应用突破了二维图纸的视觉限制,实现了项目的三维虚拟设计,视觉决策和协同建设,提高了多学科和系统设计的质量; BIM的应用技术可以提高铁路勘测设计水平,提高工程建设质量,并在铁路运营和运营后对铁路项目进行维护和管理。生命周期过程的各个方面都有很大的促进作用。”中铁设计集团有限公司木家客运专线项目总工程师牛永平向《科技日报》记者介绍。

自2016年11月隧道开工以来,建设者突破了8条地质断层,穿越了18个地球物理高风险异常区域,在沼泽地上修建了施工通道,并确保了在极冷环境下浇筑混凝土的质量。 。

一年只有300米!易变的岩层成为“障碍物”

对于中铁一局木家客运专项工程部副经理贾桂宝来说,七星峰隧道注定是他一生中最难忘的建设经历。

七星峰隧道位于万达山,地质年龄长,土壤质量复杂。通常根据土壤的质量将施工作业分为一到五个等级,并根据土壤的质量进行施工。七星峰隧道土质复杂,有片岩,石墨夹层,大理石,偏晶石等,属于最差的5级围岩。土壤质量几乎每天都在变化。

“当我刚开始工作时,我发现土壤层属于第三级土壤,但经过一段时间的挖掘,它变成了第四级土壤。土壤变软了,变硬了。像这样的变量很多”。贾桂宝说,他以前曾遇到过这样的事情。虽然长度通常在50米到60米之间,但会经过一段时间,但是从七星峰隧道的开始到结束几乎都是这种情况。

可变的土壤质量给施工带来很大困难,破碎的土壤很容易造成塌陷。因此,每米的施工都要仔细进行。在最慢的时间,它每年仅前进300多米。”贾桂宝痛苦地回忆。

中铁一局,二公司职工在穆家客运列车七星峰隧道发掘了最后一枪。牛荣坚摄

“鉴于古老而多变的岩层,我们采用了“变而变”的隧道施工概念。采用先进的地质预测方法,我们可以在开挖前找出周围的岩石状况,并调整开挖和支护根据实际情况及时调整。当围岩发生变化时,我们将改变相应的施工方案。”中铁一局木架高铁项目部总工程师周焕焕向《科技日报》记者透露了他们克服这一古老多变岩层的策略和技术手段。

在“变硬,变硬”的理念指导下,中铁一局项目部加强了先进的预测,深化了预钻进采样,钻了40米深,在工作面取土样,再深化了40个。米,通过高级采样,判断围岩等级。此外,雷达超声检测,混凝土湿喷涂机械手,防水板的电磁焊接,隧道衬砌防真空装置等新设备和新技术已被广泛用于克服突然的地质灾害,例如周围的压碎和变形。岩石,裂缝的发展以及泥水涌入。同时,BIM隧道全断面三维图像扫描技术用于对施工现场进行“真实场景复制”,以确保隧道穿墙任务能够按时高质量完成。

每天有80,000立方米的水,四年内涌出了四个西湖,河下挖了一些隧道

隧道施工中有一个术语称为“埋深”,它表示从最高点到隧道顶部的距离。七星峰隧道的埋深只有423米,最小的埋深只有14米。隧道的顶部有一条河经过。这样的隧道注定会有大量的水。此外,土壤是多变的,周围的岩石也破碎了。厘米前进。

中国中铁一局穆家客运专线第八次招标修建的小安邦河第二特大桥(全长2,190.63线性米)。王莉摄

头顶上方有一条河,被碎石包围着,隧道的最大每日水流量为80,000立方米。据统计,四年来大约有四个西湖从隧道中流出,其中的建筑工人几乎在雨中工作。为此,施工队制定了“短片,快速关闭,有力的支持”作业计划。从以前的挖掘两米,到现在一次挖掘60厘米。开挖随时关闭,并进行高级注浆以确保施工安全。

施工队还专门使用了水泥-水汽提两液浆。通过两种浆液的化学反应,可以在3-5秒内固化,解决了普通灌浆容易被水冲走的问题。

在生态区开挖隧道,以最大程度确保当地的生态环境

木家高速铁路七星峰隧道位于七星峰国家森林公园,七星峰省级地质公园和西伯利亚虎自然保护区。在施工过程中,中铁二号木家客运专项部环境保护也很严格。

木家客运列车七星峰隧道出口。王莉摄

在七星峰隧道建设之初,就确定了园林绿化项目的建设目标。为避免因隧道出入口和搅拌站的建设而造成的环境污染,项目部主动提出了变更建议,在隧道出入口和搅拌处共设置了六种高标准的三级沉积物。站。为确保项目建设的污水排放达到国家一级标准,进行了油水分离,并采取了气浮,化学注入等除油降质措施。同时,在施工过程中,严格控制噪声和粉尘,确保在施工的各个方面全面贯彻“绿水绿山是金山银山”的理念。

双鸭东三煤城将融入哈尔滨两小时经济圈

木家高铁建成通车后,黑龙江省三大煤炭城市-双鸭山,鸡西和七台河将与省会哈尔滨进入“ 2-3小时经济圈”。

穆家高速铁路位于黑龙江省东部,从牡丹江经林口,鸡西,七台河,华南,双鸭山到佳木斯,沿途穿过5个地级市和2个县级行政区。全长371.6公里,共有141个车站。桥梁,34条隧道,设计时速为每小时250公里。通车后,从牡丹江到佳木斯的火车车程将从目前的8小时缩短到2小时。

作为国家高铁的重要组成部分,木家高铁建成后,将有效扩大东北高铁的辐射范围。与哈木高速铁路和哈尔滨—贾木斯铁路一起,将形成黑龙江省东部快速铁路环线,增加黑龙江东部之间的城市联系,特别是几个煤炭城市的整合,例如双鸭山进入“东部城市群”和“哈尔滨与长春城市群”将发挥至关重要的作用,拉近黑龙江省的东部,中部和西部将大大促进东北地区的积极互动发展。

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