西南高原群山中，为了你的3分钟，他们勇闯五关苦战六年

坐高铁穿过隧道时，

窗外会突然暗下来。

有人继续刷手机，有人闭目休息，

几分钟后，列车便重新驶入阳光。

对乘客来说这只是

旅途中短暂的一瞬，

但要让列车安全穿过大山，

建设者们往往需要用数年时间，

探明山体内部的复杂地质，

与各类难题一次次交锋，

才能把一条隧道从岩层深处一点点打通。

近日，位于乌蒙山腹地的由中铁二院勘察设计、中铁隧道局负责施工的昭通隧道全隧贯通。

作为渝昆高铁全线最后贯通的隧道，

这里要穿越多套复杂地层和区域断裂带，

煤层、瓦斯、岩溶涌水、软岩大变形

等难题集中出现，

像一座藏在山腹中的“地质博物馆”。

昭通隧道全长16.26公里，

按照350公里的设计时速估算，

列车穿越隧道不到3分钟；

但从2019年12月先期开工到全隧贯通，

建设者们在山体中

持续攻坚了6年多。

一条隧道穿过复杂山体，

究竟要闯过哪些难关？

日前，小新来到现场，

从昭通隧道的建设过程中，

找到了答案。

第一关：

隧道还没开挖，怎么摸清大山底细？

从外面看，大山连成一片；

进入山体后，内部却可能一段一个样。

隧道施工的第一道关，

就是在开挖之前弄清前方藏着什么。

昭通隧道要穿越18套复杂地层和2条区域断裂带。

为摸清山体“底细”，

中铁二院设计团队采用

“空天地一体化综合勘察”模式。

分三阶段完成全域地质摸排，

简单说，就是天上看、地上钻、洞里探。

南线方案（昭通城区附近设站方案）和北线方案（贵州中和乡设站方案）比选示意图

“天上看”就是通过卫星遥感和无人机航拍，

从整体上识别地表落水洞、煤窑、岩溶洼地等风险线索。

在线路比选阶段，

设计团队通过抬升隧道标高、调整平面曲线，

避开大型暗河主通道，

将连续煤层段压缩至4290米。

仅选择一条最优的线路，就持续了14个月。

“地上钻”就是在初步确定线路位置后，

布设126个深孔地质钻探点，最深钻至1020米。

钻探取出的岩芯，就像从大山深处取出的“样本”，

能帮助判断岩层是否完整、

瓦斯含量高不高、地下水压力大不大。

项目还同步规划横洞、斜井等20.4公里辅助坑道，

实现“长隧短打、多点探测”。

“洞里探”就是在隧道开挖后继续验证。

项目建立长距离物探、短距离雷达和

超前钻探相结合的预报体系，

每掘进100米开展一次长距离物探，

每30米实施雷达扫描，

遇疑似含水、瓦斯区段，

再通过30米超前探孔进一步验证。

第二关：

遇到煤层？怎样把瓦斯“请出来”？

探明前方地质后，

建设者们需要面对的一类高风险地层

就是煤层。

煤层和普通岩层不同，

煤体在形成过程中会吸附、储存瓦斯。

隧道开挖后，原有压力平衡被打破，

瓦斯就会向新形成的空间释放；

压力过高时，还可能裹挟破碎煤体

突然冲出，形成煤与瓦斯突出。

昭通隧道要穿过4290米煤系地层，

其中包括575米瓦斯突出地层和1630米高瓦斯地层，

山体内部瓦斯最大压力达到1.83兆帕，

约为标准大气压的18倍。

为此，设计团队首创

“高低位钻场分区抽排+

三台阶煤层消突”防突开挖设计。

通俗地说，

就是从不同高度、不同方向布置钻孔，

分区域抽排瓦斯，尽量减少盲区；

同时通过水力冲孔扩大煤体裂隙，

为瓦斯增加排出通道。

抽排完成后，施工人员把开挖面分成三个台阶，

分层、分步揭煤，减小开挖对煤层压力状态的扰动。

为了通过9层突出煤层，

建设团队用了近两年。

钻孔、冲孔、抽排、检测、验证、揭煤，

每一道程序都要反复实施并优化，

最终完成9层突出煤层安全揭煤。

第三关：

一天涌入50个泳池？怎么处理？

挖隧道时，遇到少量岩层渗水并不罕见。

但真正需要警惕的，

是隐藏在山体内部的高压地下水。

在岩溶地区，地下水长期溶蚀可溶性岩石，

会在山体内部形成孔洞和水流通道。

一旦开挖面打通这些通道，

地下水就可能夹带泥沙、碎石突然涌入，

形成突水、突泥，

威胁施工人员、设备和隧道结构安全。

昭通隧道要穿过近10公里可溶岩区。

项目施工期间曾遇到

单个工作面单日最大涌水量

13万立方米，

按一个50米长、25米宽、水深约2米的

泳池估算，

相当于约50个泳池的蓄水量。

面对如此规模的突泥涌水，

建设团队形成了

“探、堵、引、排”相结合的治理方式。

开挖前先探明前方裂隙和地下水分布；

发现含水区域后，

通过超前帷幕注浆形成地下止水屏障；

对于不适合完全封堵的地下水，

则通过迂回导坑提前泄水，

把水引离主要施工区域；

剩余水量再由智能多级排水系统分级处理。

通过这些举措，

建设团队逐步控制住近10公里岩溶区内的地下水，

为隧道继续掘进创造了条件。

第四关：

挖出来了，还要防止“挤回去”？

深埋山体中的岩石承受着巨大压力。

隧道开挖前，山体内部的岩石彼此支撑；

隧道形成后，原本由岩石占据的位置突然空了出来。

如果围岩较软、埋藏较深，

周围岩体就可能不断向隧道内部挤压。

昭通隧道最大埋深980米，

最大地应力达到44.42兆帕。

在高地应力作用下，软岩可能持续变形，

表现为拱顶下沉、两侧向内收缩，

严重时还会导致已经完成的支护结构变形。

这类风险不是突然出现的，

而是在施工过程中持续挤压已经开挖的隧道。

为控制软岩大变形，

现场采用多重强支护体系，

并严格执行“快挖、快支、快封闭”。

这里的“快”，不是单纯追求施工进度，

而是尽量缩短软岩在缺少

完整支撑条件下持续变形的时间。

每完成一段开挖，就立即开展初期支护，

并尽快让支护结构闭合成环，

使整套结构共同承受周围岩体压力。

与此同时，自动化监测设备持续记录

拱顶沉降、隧道周边收缩和支护结构受力，

施工团队根据监测数据及时调整

开挖范围、支护强度和施工节奏。

逐步控制高地应力下的软岩变形，

使挖出的隧道不仅能够成形，也能保持结构稳定。

第五关：

多种难题同时出现如何破题？

瓦斯、地下水、软岩变形，

是昭通隧道面临的三类突出难题。

但在实际施工中，

它们很少像试卷上的题目一样，

一道做完再做下一道。

更常见的情况是：

前方岩石本来就破碎，裂隙里又含着水；

煤层附近不仅有瓦斯，也夹杂软弱岩层；

隧道中段还要下穿既有铁路，

施工爆破、围岩扰动必须严格控制，

避免影响线上行车安全。

面对这些“组合风险”，

建设过程中，京昆高铁西昆公司

组织设计、施工、监理单位

和院士专家团队共同研判；

中铁二院根据掌子面揭示出的地质变化

持续优化设计；

中铁隧道局则将防爆、开挖、

注浆、二次衬砌和应力监测等装备工序配套起来，

根据现场情况动态调整施工方案。

在一次次破解现场难题的过程中，

项目累计形成国家专利10余项、

省部级工法2项，

以及多项省级QC成果和创新奖项。

这些成果对应的都是

复杂地质隧道施工中的真实问题，

也为今后类似工程积累了可借鉴的经验。

渝昆高铁建成通车后，

昆明至重庆的行车时间将压缩至2.5小时左右，

昆明至成都将缩短至3小时以内。

成渝地区双城经济圈与滇中城市群之间，

将增加一条快速铁路通道，

沿线人员往来、货物流动和城市联系也将更加紧密。

未来，当列车驶入昭通隧道，

乘客感受到的，

仍然只是不到3分钟的黑暗。

为了这短短3分钟，

数千名建设者持续攻坚了6年188天。

把藏在乌蒙山腹的重重险关，

转化为高铁平稳通行的坦途，

在西南高原群山间，

书写下中国复杂地质高铁隧道建设的全新答卷。

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责任编辑丨商进

校对丨陈伊南

执行主编丨张灏然 李虹萦

内容来源 | 中国中铁