風火山隧道

風火山隧道

風火山隧道(Feng Volcano Tunnel)位於中國青海省玉樹藏族自治州治多縣中部,為青藏鐵路的控制性工程之一。

風火山隧道於2001年10月18日動工建設,於2003年7月29日完成主體工程;於2006年7月1日投入使用。

風火山隧道全長1338米,海拔5010米,洞內為單線鐵路,設計速度100千米/小時,為世界上海拔最高的凍土鐵路隧道。

基本介紹

  • 中文名:風火山隧道
  • 外文名:Feng Volcano Tunnel
  • 始建日期:2001年10月18日
  • 投用日期:2006年7月1日
  • 所屬地區:中國青海省玉樹藏族自治州
  • 里程長度:1338米
  • 軌道規模:單線鐵路
  • 設計速度:100千米/小時
  • 途經線路:青藏鐵路
  • 施建單位:中鐵二十局集團公司
建設歷史,建設難題,建造過程,重點突破,積極探索,重視質量,隧道施工,施工設計,科技創新,施工保障,施工隊伍,三級衛保,獲得獎項,世界紀錄,

建設歷史

2001年10月18日,風火山隧道於上午11時30分開始建設。
一對新人在施工現場舉行婚禮一對新人在施工現場舉行婚禮
2002年10月19日,風火山隧道貫通。
2003年7月,風火山隧道竣工。
2006年7月,隨著青藏鐵路的開通營運,風火山隧道正式通車。
2015年7月19日,風火山隧道開始更換無縫鋼軌。全部完工後火車運行將更加平穩,旅客感覺更加“安靜”舒適。

建設難題

風火山隧道成功突破高原凍土技術難題,在國家科技部等單位組織的評選活動中,被為“2002年公眾關注的中國十大科技事件”之一,同時也被稱為世界上最長的“凍土隧道”之一。它被稱為世界上線路最長、海拔最高、穿越凍土裡程最長的高原鐵路。
風火山隧道位於青藏高原腹地,在“無人區”,被稱為生命的禁區邊緣,界於崑崙山唐古拉山之間,全長1338米,進口軌面海拔4905米,是世界上海拔最高的鐵路隧道。
風火山隧道設計為單線隧道,隧道最大埋深100米,最小埋深8米,進出口均設計有明洞,進口35米,出口23米,洞門形式採用斜切式結構,隧道結構為複合式襯砌,採用5層先後施作的隧道支護襯砌結構形式。
隧道所處風火山埡口高寒缺氧、氣溫低、晝夜溫差大。海拔4905米,年均氣溫零下7℃,寒季最低氣溫達零下41℃,空氣中氧氣含量只有內地的50%左右,被喻為“生命禁區”。隧道洞身全部位於凍土、凍岩中,地質岩層複雜,集冰凍土、富冰凍土、裂隙冰、泥砂岩等惡劣地質於一體,土質嚴密而混雜。
風火山隧道是青藏鐵路重點控制工程,於2001年10月18日開工建設,2002年10月19日勝利貫通,標誌著青藏鐵路建設攻堅戰取得重要進展。

建造過程

2001年10月18日,風火山隧道開工建設。青藏鐵路建設總指揮部加強領導,中鐵二十局集團公司科學組織,有關單位大力配合,按照“依靠科技、以人為本、注重環保”的指導思想,科學施工,嚴格管理,頑強拼搏,各項工作取得了重要突破和可喜成果。當開挖隧道的第一聲炮炸響後,鑿通過眾多隧道的中鐵二十局施工技術人員,第一次見到飽含凍的土質,為之吃驚。隧道的凍土層最厚達150米、覆蓋層最薄處僅有8米,施工稍有不慎,就會導致大塌方。風火山隧道有部級以上科研項目7個,是青藏鐵路科研項目最多的高原凍土隧道,工程難度之大前所未遇。

重點突破

為了攻克高原凍土施工難題,青藏鐵路建設總指揮部成立了由建設、設計、施工、監理等為成員單位的科技攻關領導小組,中鐵二十局指揮部成立了以指揮長為組長的攻關小組,與鐵道科學院、中國科學院凍土研究所、西南交大等單位聯合攻關,先後在高原凍土隧道設計和施工中,研製、使用了適應凍土隧道施工的低溫早強混凝土,採用了防水、保溫等新技術和新工藝,攻克了淺埋凍土隧道進洞,冰岩光爆等技術難關,掌握了高原凍土路基和隧道施工的有效辦法。
風火山隧道施工現場風火山隧道施工現場

積極探索

因為風火山隧道淺埋層較長,為避免發生塌方,他們針對不同地質的噴護和支護提出了工法方案。在富冰凍土地段,採用大管棚加小管棚的雙層超前超強支護法,利用中空錨桿和加溫後的水泥漿錨注,使圍岩上層形成一種相對穩定的環境。同時,實行“弱爆破,快支護、快初襯”,安全通過富冰凍土區段。並對裂隙冰地質採用“先搶格柵架,快焊鋼筋網,邊焊邊噴護”方法,取得良好效果。還對融凍泥岩地質採取“用水玻璃進行雙液注漿,首先穩定山體結構,待水玻璃與水泥漿凝固後,再進行謹慎開挖”,很快制止了融凍泥岩的塌落,保證了施工的正常進行。
風火山隧道風火山隧道

重視質量

他們貫徹“開工必優、一次成優、全面創優”的方針,工程一次驗收合格率達到100%,優良率達到90%以上,減少了質量通病,未發生一起等級安全責任事故。還先後購進了400餘台(套)一流的高原施工機械,實現了機械化作業,大大降低了職工勞動強度,提高了生產效率,加快了隧道施工的進度。

隧道施工

在風火山不良地質地區打隧道,關鍵是解決圍岩熱融問題。中鐵二十局指揮部把攻克飽冰凍土地質施工作為首要目標,借鑑國內外凍土隧道施工的經驗,與石家莊鐵道學院共同研製、投產了兩台特大型隧道空調機組,形成洞內空氣冷凍室和冷氣空調室,把洞內溫度控制在正負5℃以內,從而解決了不同凍土地質條件下的熱融問題,為確保工程順利進展探索出了新路。

施工設計

風火山高原凍土隧道設計和施工中,研製、使用了適應凍土隧道施工的低溫早強混凝土。採用了防水、保溫等新技術和新工藝,攻克了淺埋凍土隧道進洞,冰岩光爆等技術難關,掌握了高原凍土路基和隧道施工的有效辦法,使之達到了國內外凍土隧道施工的領先水平。在風火山不良地質地區打隧道,關鍵是解決圍岩熱融問題。施工單位把攻克飽冰凍土地質施工作為首選目標,並借鑑國內外凍土隧道施工的經驗,研製、投產了兩台特大型隧道空調機組,形成洞內空氣冷凍室和冷氣空調室,把洞內溫度控制在±5℃以內,從而解決了不同凍土地質條件下的熱融問題,為確保工程順利進展探索出了新路。先後購進了400餘台(套)一流的高原施工機械,實現了機械化作業,大大降低了職工勞動強度,提高了生產效率。 風火山隧道是青藏線上淺埋層最長的隧道,為避免出現塌方,針對不同地質的噴護和支護提出了一攬子工法方案。在富冰凍土地段,採用大管棚加小管棚的雙層超前超強支護法,利用中空錨桿和加溫後的水泥漿錨注,使圍岩上層形成一種相對穩定的環境。同時,實行“弱爆破,快支護、快初襯”,使富冰凍土區段得以安全通過。對裂隙冰地質,採用“先搶格柵架,快焊鋼筋網,邊焊邊噴護”的方法,取得了良好效果。對融凍泥岩地質,採取“用水玻璃進行雙液注漿,首先穩定山體結構,待水玻璃與水泥漿凝固後,再進行謹慎開挖”,很快就制止了融凍泥岩的塌落,保證了施工的正常進行。
記者在風火山隧道留影記者在風火山隧道留影

科技創新

1、高原多年凍土隧道施工制氧、供氧技術。研製建成的風火山隧道制氧站,氧氣產量大於20m3/h,氧氣濃度達到92%以上;提出了隧道掌子面彌散式供氧和隧道氧吧車供氧的新方法。
建設者在吸氧建設者在吸氧
2、研製了SDTK-100型高原隧道專用空調機組使隧道內的溫度控制在±5℃之間,保證了掌子面的凍土熱擾穩定及混凝土施工質量。
3、首次研究了高原多年富冰凍土、凍岩條件下隧道濕噴混凝土施工技術及工藝,研製了低溫早強抗凍複合型速凝劑,使噴砼在負溫下迅速凝結硬化,達到抗凍臨界強度。
4、研究總結了多年富冰凍土淺埋段開挖、支護成洞施工技術。
5、首次採用“防水板+隔熱層+防水保護層”的防水、保溫結構形式,沿隧道全長全斷面鋪設,形成隧道二次襯砌完全和地層隔離;保溫複合結構的“無釘法鋪設”施工新工藝,確保風火山隧道不滲、不漏。
6、研究低溫耐久性混凝土施工技術,成功解決了低(負)溫條件下混凝土硬化初期不被凍壞,且強度持續增長的難題;取得了一整套在嚴酷條件下混凝土的施工方法及養護工藝。
7、首次研究了高原多年凍土隧道施工機械設備的選型、合理配套技術及維修保養方法,為風火山隧道的順利建成提供了保障。
8、通過對溫度、壓力、變形、凍融圈等施工信息的監測,根據數據指導施工,保證風火山隧道施工質量控制,提出了一套高原多年凍土隧道信息化施工方法及工藝。
9、首次採用鹽水水炮泥封堵炮孔的技術措施,達到降低工作面溫度和降塵的效果,測試分析,在凍土邊坡中的最大爆破振動速度控制在2~5cm/s為宜,在隧道掘進中對圍岩最大爆破振動速度控制在5~10cm/s為宜。

施工保障

施工隊伍

風火山隧道位於海拔5000米以上的風火山上,全長1338米,全部位於多年凍土帶以內,是世界上海拔最高、凍土區最長的高原永久凍土隧道,有“世界第一高隧”之稱。風火山地區氣候環境極為惡劣,年平均氣溫零下7攝氏度,最低氣溫達零下40攝氏度,空氣中氧分壓僅相當于海平面的50%。風火山隧道施工條件極其困難,主要是面臨著多年凍土、高寒缺氧、生態脆弱三大世界級施工難題。
技術人員分析地質技術人員分析地質
來自中鐵二十局的300多名建設者,首先要面對高海拔地區高寒缺氧、氣候惡劣等嚴峻考驗。據中鐵二十局青藏鐵路工地醫院院長丁守全介紹,為解決高原缺氧問題,他們建起了世界上海拔最高的大型醫用制氧站,在隧道施工中,對洞內掘進撐子面創新性地進行了瀰漫式供氧,使洞內氧含量提高,解決了高原施工低壓缺氧的難題。
風火山隧道開始施工。由於特殊的地質條件,克服凍土地域施工成為首要難題。建設者們先後攻克了含土冰層、飽冰凍土、富冰凍土、裂隙冰以及不良岩層等難題,並相繼解決了衛生保障、環境保護、施工用氧等一系列難題,保證了施工的順利進行。

三級衛保

風火山隧道內空氣非常稀薄,嚴重缺少氧氣,即使工作人員都帶著氧氣罐,還是不夠用,杯水車薪。為確保隊伍上得去、站得穩、打得贏,他們從地理環境、氣候條件、技術難度、物資設備、醫療衛生等多方面保障出發。先後投入資金組建了擁有高壓氧倉、B超等先進醫療設備的“工地醫院”和9個基層工地衛生所,配備醫護人員34名,另外還預備格爾木等城市的大醫院為後盾,形成了健全的三級衛生保障網路。
風火山隧道在修建中風火山隧道在修建中

獲得獎項

2002年度中國大陸公眾關注的十大科技事件之一。
2005年度國家科技進步二等獎。

世界紀錄

海拔最高的鐵路隧道:風火山隧道位於青藏鐵路的4,905米(16,092英尺)處,途經中國青藏高原。 它長1,338米(4,390英尺),建於2001年10月18日至2003年9月30日。(吉尼斯)

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