铁道兵书刊

成昆铁路大会战【纪实连载】之九十二

2020-10-16 作者：洪承惠浏览：

　　第十章勘测设计，克敌尖兵

　　第六节采用新技术，攻克隧道堡垒

　　一、成立新技术战斗组，攻克隧道堡垒

　　旧的矛盾解决了，新的矛盾又产生了。

　　以隧道为工程措施，战胜不良地质指导思想确定后，设计工作者在隧道的设计上，根据地形、地质条件，贯彻了 “宁里勿外”、“早进晚出”的原则，以隧道迎战滑坡，由此，选择一条相对安全的线路，但隧道的数量不断呈上升的趋势。

　　但是，由于成昆线处在地质断裂带，不少隧道可以避免滑坡，却避不了断裂带!

　　沿线通过的地层种类繁多，岩性复杂，按其工程地质条件及其对隧道工程的影响，基本上可归纳为三类：

　　第一类为坚硬岩石类：为硅钙质胶结的砂岩，石灰岩、花岗岩，玄武岩、片麻岩、大理岩等。在构造作用影响不大的地段，岩层整体性较好。

　　第二类为松散岩类：坡积层多分布在沿河山坡，它具有结构松散、颗粒不均、含有地下水等特点，稳定性差。隧道通过这类地层时，往往由于埋藏较浅或有地下水活动而发生坍塌。

　　第三类为软弱岩石类：包括泥质砂岩、页岩、泥岩、千枚岩、板岩、片岩等。其特点是岩性较软弱、易风化、力学强度较低，在断裂破碎带及向斜轴部，常含有大量的裂隙水。通过水平层的隧道洞顶易发生脱层坍塌，倾斜层地段则常发生顺层坍塌，造成偏压。此外，在含盐地层中还发生侧帮腐蚀与膨胀现象。

　　因此，许多隧道是避免不了大山肚子内部的断层、地下水、溶洞、高温、砂层、岩爆等众多不良地质的重围。

　　隧道，是摆在领导者与设计者面前的一道难题。

　　郭维城，分管施工的副总指挥，此时心情也非常沉重：隧道这块硬骨头啃不下来，通车时间无法保证!

　　彭敏，分管技术的副总指挥，比他们俩更着急，他已经与工地指挥部司令部总工程师谭葆宪研究好几回了，要拿出一套攻克最坚固的隧道堡垒的办法来。

　　400多座的隧道，除了少数地质好能进行全断面一次开挖的隧道外，几乎没有一个不遇地质不良现象的。会战之前，中国隧道施工的施工水平很低，平均月成洞只有20多米。

　　隧道难题，是横亘在三十余万筑路大军面前的最坚固的堡垒。

　　(铁路隧道与下方的公路隧道穿越悬崖绝壁的雪区·选自网络)

　　靠什么来攻克隧道难关?

　　增加劳动力?人海战术只适用于路基工程，对于隧道不行!

　　难点，不是劳动力缺乏，而是各种不良地质带来的各种技术难题。

　　也有不少同志强调要发扬“一不苦，二不死”精神，同帝国主义争速度抢时间。

　　彭敏认为，施工速度也不是靠增加劳动力能解决的，拼体力、连轴转只解决一时，不能保持长久。大会战是持续五、六年的过程，要靠科学的组织指挥，采取工程技术措施。

　　彭敏最先提出，成昆铁路要采用新技术，从根本上改变我国铁路建设的落后面貌。

　　彭敏多次到成昆线考察，感到在自己一生修建的铁路中，还没有像成昆铁路这样艰难、复杂的，在如此复杂地质的山区建一条铁路干线，只有依仗新技术、新设备、新工艺、新结构、新材料和新的施工方法，并依靠全国的科技力量来解决设计、施工的实际问题，才能实现高标准、高质量的目标。

　　彭敏组织召开了隧道快速施工经验交流会，参加会议有各施工部队的领导和技术人员以及设计、科研等16个单位130人。他请铁道部基建总局、铁道科学研究院、铁道兵科研院的领导也参加了会议，还特邀国家科委34位同志组成的工作组参加。工作组组长清华大学副校长张维代表工作组做了如何组织国内各有关研究单位和大专学校支援西南铁路隧道建设的报告;中科院地质所谷德振做了成昆铁路地质问题报告;中南化学所的同志在会上还进行了化学防水剂的表演;还开了若干专题座谈会。

　　彭敏在会上做了两次发言,说明了下决心在隧道施工技术上来一个革命的想法。

　　如何迅速攻克这些难关，彭敏组织技术委员会的工程师们和隧道专家一起研究，经过两次会议，讨论了应对重大技术难点方法。

　　技术委员会很快提出了隧道施工中加强技术的四点意见：

　　第一、进行新技术攻关，组织十六个隧道战斗组。

　　为提高隧道的设计施工水平，大力推广新技术，新设备、新材料和新的施工方法，掀起群众性的技术革新和技术革命，组织隧道方面的新技术战斗组十六个。

　　综合性的有：关村坝隧道快速施工战斗组、沙木拉打隧道快速施工战斗组、蜜蜂菁2号隧道全断面掘进战斗组、碧鸡关隧道快速施工战斗组、赵坪l号隧道快速施工战斗组、长虹隧道快速施工战斗组、不良地质隧道战斗组、白石岩1号隧道全断面掘进战斗组、机械配套战斗组。

　　单项技术的有：地层压力与衬砌支护量测战斗组、喷混凝土战斗组、化学防水战斗组、电钻战斗组、施工通风及防尘战斗组、运营通风战斗组、整体道床及轨枕板战斗组。

　　战斗组实行“七统一”：研究、试验、设计、制造、检验、安装、使用等七件事负责到底的一贯制。

　　第二、隧道施工机械化。

　　经吕正操总指挥向周总理请示，加强机械设备的支援，并拨专用巨款进口先进隧道施工机械。施工初期大部分为内燃空压机，且数量不多。后来进行了补充，空压机以电动为主，隧道施工机械化程度有较大的提高。各种隧道施工机械5136台(不包括风动工具及小型机械设备)等。其中引进了一些国外机械，有全断面液压钻臂式凿岩台车、各种大型装岩机、大型斗车、槽式列车、内燃或电瓶牵引车、喷射混凝土机、混凝土泵、混凝土搅拌运输车、衬砌模板台车等。

　　(隧道施工出碴的 LM—250型装岩机·选自《成昆铁路·6·画册》)

　　第三、进行在支护技术上的重大革新。

　　因为地质困难，绝大多数隧道只能采用分部开挖，支护是十分重要的问题。在支护技术上的重大革新是锚喷支护的应用。当时国内喷混凝土技术的应用，刚开始研究，铁路隧道用锚喷作为永久支护，以成昆铁路为最早。在试用喷射机具、摸索喷射工艺的同时，在短时间内研制成功并生产了红星1型速凝剂。全线共有17座隧道采用喷混凝土及锚喷支护作为永久支护，共9589米(其中全隧道断面5288米，仅边墙采用的有4301米)。在一些隧道中，采用和推广了锚杆、灌浆锚杆、锚杆挂网作临时支护，可使分部开挖的面积增大，减少工序，为采用蘑菇形、正台阶和全断面一次开挖法创造了条件。

　　(在地质条件好的隧道墙部采用锚喷作为永久支护·选自《成昆铁路·6·画册》)

　　第四、精测控制，保证相向施工正确贯通。

　　为了保证隧道在相向施工中能够按照规定的精度正确贯通，在全线427座隧道中，根据测规规定，结合地形、隧道长度及其平面形状等具体条件，地表进行精测控制，确保隧道贯通良好。

　　二、以隧道为工程措施，战胜不良地质

　　全线所经地区，在地质构造上，基本处于川滇径向构造体系之中。对铁路有影响的大断裂，从北到南有：峨眉——金阳大断裂;汉源——甘洛——昭觉大断裂;石棉——普雄大断裂;安宁河——罗茨——易门大断裂;元谋——绿汁江大断裂;普渡河大断裂等。这些断裂，经历过多次构造变动，形成宽度数十米至数百米的断层破碎带，伸延长度数十公里至数百公里。断层带的两侧，次级构造也很复杂，褶皱、断裂发育，岩层较破碎。有滑坡、泥石流、危岩落石、崩塌、岩堆、河岸冲刷、山体开裂与错落、水侵蚀、岩溶、流砂、岩爆、有害气体、软土等不良地质现象，因而有“地质博物馆”之称。

　　当线路沿河傍山，遇地形横坡陡峻、地质条件差、沟谷交错的情况时，线路是靠里还是靠外?是用路堑还是用隧道、明洞?是对设计工作者智慧与勇气的考验。

　　吕正操拍板，要以隧道为工程措施，战胜沿线的不良地质，为广大设计工作者提供了战胜大自然的信心与智慧。

　　勘测设计人员充分掌握隧道所穿地区的地形、地貌特点，摸清工程地质及水文地质的特征，用辯证唯物主义的观点，综合线路主要技术条件和施工、运营的要求，正确处理近期与远期、要求与可能、铁路与地方等方面的关系，抓住主要矛盾及其主要矛盾方面，全面规划、统筹兼顾，成功地运用隧道及明洞战胜滑坡、地震、流沙等不良地质，令世人注目。

　　以修建隧道作为战胜地震、滑坡等不良地质的一种主要手段。

　　在金江至新江地段，线路沿金沙江右岸婉蜒南行，该段为八、九度地震区，由于地震及深大断裂的影响，沿江地形、地质特别复杂，岩性破碎，风化严重，伴随的地下水也很丰富，堆积、崩坍、滑坡、落石掉块、泥石流等不良地质现象比比皆是。

　　为避免不良地质病害对施工造成的困难，避免对运营可能带来的隐患，设计人员果断采用长隧道避免了一系列地质病害。在这段长约48公里的线路中修建了1000米以下的隧道3座、1000～3000米3座、3000米以上的共4座，隧道共长约24公里，占线路总长的50%。经过运营考验及回访考查都说明所选定的方案是合理的。

　　一般地讲，路堑比隧道施工简易，需要建材量较少，对机具设备要求和施工方法的选用灵活性较大，造价也相应低。但在深堑和隧道均有可能通过的地段，若忽视地形、地质条件和节约用地的因素，单凭经济指标选用路堑，就不能收到多快好省的效果，而且还存在隐患。

　　路堑施工，通常先以爆破松土，再用土方机械将松土拉出，造成一条凹形深沟，线路在深沟底部通过。路堑施工非常可能切割稳定地层结构，引起滑坡等地质灾害。如陆槽明洞原以路堑通过，地处垭口槽地，拉沟的中心最大挖深33米，长495米。路堑开挖以后，由于表水下渗，坡顶开裂，边坡崩坍，顺基岩面坍滑，遂将路堑施工半途放弃，改用104米的明洞通过。

　　在设计距成都637.263公里处一段线路时，设计人员在对路堑与隧道两个方案进行了工程地质条件的调查分析。认为，天然的山坡是稳定的，但开挖路堑后山坡的稳定性条件被破坏。路堑边坡靠山一侧(距中线60～140米)，地面下5～12米分布有淤泥质砂粘土厚3～7米，形成局部软弱面，从断面可看到向河方向形成一定的水面坡度。

　　若开挖路堑，路堑就成了一个集水廊道，改变了山坡的自然水文地质条件,山坡安全系数一定会降低。预计开挖每一延米取走600立方米土，在山坡的稳定部分取走这样多土，会引起力学结构平衡。

　　采用隧道方案，破坏山体少，保持山坡自然条件，对稳定山坡则较开挖路堑有利。隧道施工时，虽然也要取走部分土体，但其数量小(每延米取土40～50立方米)，采用曲墙带仰拱的隧道结构，可以将山侧压力传递到整个洞身以至河侧的稳定土体上。

　　通过集思广益，反复研究，最后确定采用75米长的隧道。实践证明，通车以来，情况良好。采用隧道方案通过，能够维持原有土体的平衡，加之设计施工均有一定的戒备，持慎重态度从事，没有产生意外事故。

　　服从全局需要，隧道勇于承担战胜不良地质的重任。

　　线路在乌斯河附近跨越大渡河时，两岸山势陡峻，设桥很困难，设计人员曾作了五个比选方案。

　　通过对五个桥位方案经反复研究比较，在桥位、站场、隧道三者之间权衡利弊，最后决定采用第四方案，既争取了及早过河，减少展线，又充分考虑了乌斯河区段站的设置，是正确处理线桥关系的一例。这样，设计人员让乌斯河隧道改走流砂地层，乌斯河隧道就担当了迎战流沙层的重任。

　　乌斯河隧道全长740米，线路沿着一条老河床的边缘通过。进洞约166米处，遇到一段长约60米的砂卵石层，地下水丰富，其流量一昼夜约为105吨。卵石粒径最大的为40毫米，20～40毫米粒径的小卵石约占总体积的40%。散粒状的砂卵石，遇水呈流砂。导坑开挖后，流砂即沿导坑临空面涌出。

　　隧道碰到流砂地层，其施工方法一般袭用插板法或封闭框架法，这些方法都是以挡堵为主的消极措施，工作被动，而且费工费时，消耗大量建材。

　　乌斯河隧道遇流砂后，开始也采用过类似办法，但困难不少。参加施工的勘测设计人员与施工队伍一道，以毛主席的《矛盾论》、《实践论》作指导。遵照毛主席“原来矛盾着的各方面，不能孤立存在。假如没有和它作对的矛盾的一方，它自己这一方就失去了存在的条件”的教导，认为，流砂既有“流动”的一面，就存在“凝固”的另一面，应该设法促使砂的流动向凝固转化。通过多次实地压浆试验，终于摸索出一套压浆加固流砂的办法，攻克了流砂地层的难关。

　　在上导坑顶部1.8米宽度范围内，打三个压浆孔，顺线路方向向上倾斜25度;导管插入地层深3.0米，压浆孔导管埋入地层后，先压水作为引导(试压)，继之即压注1:1的水泥砂浆，导管拔出后四小时，水泥浆凝成胶结状态，六小时后，水泥浆与砂卵石凝固成较硬的整体，即可进行顺利开挖。

　　在拱部扩大时也采用了压浆加固地层的方法施工。拱部的扩大采用跳槽式开挖，开挖宽度为四米，压浆及开挖均自上而下进行。

　　在拱脚边墙压浆，拱圈灌注后，分段挖马口、边墙，由于拱脚附近砂卵石易流坍，因此压浆加固拱脚。边墙挖马口同样采用了压浆加固的办法，也取得了良好的效果。