十四年，只为打赢“滇西红层”科技攻关战

通讯员 张毅 科技日报记者 赵汉斌

大瑞铁路东起云南大理，西至中缅边境城市瑞丽，线路全长约330公里，为国铁一级单线电气化铁路。

它是“一带一路”倡议的重要交通基础设施项目，也是泛亚铁路西线、中缅国际铁路大通道在中国境内的“最后一公里”。

中铁八局承建大瑞铁路大理至保山段站前工程第一标，线路正线长度69.72公里，其中隧道13.5座60.155公里，隧道占比高达85.8%，尤其秀岭隧道全长17.623公里，是大瑞铁路重点控制性工程，隧道穿越横断山脉，经过7条断裂带，其余次级支断层与小断层多不胜数，且地处“滇西红层”，地质情况复杂多变，施工建设面临诸多世界性技术难题，被称为隧道建设的“地质博物馆”。

14年来，中铁八局大瑞铁路建设者高举科技之利剑，以“不破楼兰终不还”的气概，与“滇西红层”展开了一场场艰苦卓绝的大战。

大瑞铁路秀岭隧道进口

“小锚杆”解决大难题

“滇西红层”是世界上唯一一个以区域地名命名的地质构造层，具有“遇水成泥、遇风则化”的特点，导致围岩变化频率极快，施工过程中极易发生较大规模塌方、软岩大变形、涌水突泥、岩爆、岩溶、高地热等不良地质问题。

为攻克隧道不良地质“咽喉瓶颈”，中铁八局建设者们经过长期的课题研究，开展技术攻关，解决了一系列施工难题。据了解，当隧道在掘进过程中遇到大规模的不良地质段时，传统的方法是孔口前进式分段注浆、钻杆内水平后退注浆或金属锚杆加固，后分步骤开挖通过，有些工程分步骤达八项之多，再加之加固不易挖除，增加工序时间，施工进度缓慢，工作效率较低。

项目建设者经过反复试验，通过采用玻璃纤维锚杆对不良地质围岩隧道掌子面进行加固，对隧道土体围岩进行锚固改良，开挖机械可直接挖除通过，成功克服不良地质围岩的掘进难题。玻璃纤维杆具有“轻质高强”显著特点，在航空、火箭、宇宙飞行器、高压容器等制品应用中都具有卓越成效。

“大瑞铁路的隧道就像豆腐一样又软又碎，采用玻璃纤维注浆锚杆预加固，就像往豆腐里面注入凝固剂形成‘冻豆腐’。”中铁八局大瑞一分部项目党支部书记赵金伟介绍，经过“凝固”的隧道，避免了掌子面正面坍塌，同时具有优越于钢质注浆管的易挖除性，使之适用于机械化施工而不会损坏机械，有利于实现隧道的机械化高效施工。

此项应用，创造性地提出了一定条件下不良地质地段隧道施工解决方法，实用性强，实用价值大。基于隧道玻璃纤维注浆锚杆超前预支护结构的“一种不良地质围岩隧道加固方法”，也获得国家实用新型专利。

“大钻头”钻出亚洲纪录

在特长大隧道建设过程中，大多数设置横洞、斜井、竖井可以起到增加挖掘作业面的作用，以实现“长隧短打”。但受地理地形限制，秀岭隧道不具备开辟横洞、斜井、竖井的条件，只能采取进出口两头掘进的方式。至贯通，秀岭隧道进口独头掘进长度达10071米，刷新了同类隧道独头掘进亚洲最长纪录。

单头长距离掘进导致隧道建设难以提速，推进非常艰难。秀岭隧道工期从最初的5年半，一度调整为8年，再度调整为14年，成为影响大瑞铁路全线贯通的一个“超级拦路虎”。“我们意识到必须从工艺工法上寻找一条出路，以避免长时间陷入僵局。”中铁八局大瑞四分部项目经理吴丽君说。

2017年2月，秀岭隧道进口平导引入悬臂掘进机，开展工艺性试验。

拥有了掘进“神器”，进口平导施工效率有了巨大提升，创造了月进度168米的最高纪录，施工年进度从671米跃升到1.2公里，较钻爆法施工的年平均进度提高40%，节约工期8个月以上。建设者们将这种“大钻头”的悬臂掘进机首次应用于铁路特长小断面隧道中，开展在“滇西红层”典型地质环境条件下悬臂掘进机成套工艺研究，总结形成《“滇西红层”特长大小断面铁路隧道悬臂掘进机施工工法》，获得2017年度四川省省部级工法。

“秀岭隧道采用悬臂掘进机施工，具有明显的社会效益和经济效益，可为我国同类或相似工程的建设提供可借鉴的施工经验和技术支持。”中铁八局大瑞四分部总工程师秦鹏介绍，“单线小断面隧道悬臂掘进机工艺施工研究”已经纳入国铁集团2019年系统性重大课题《铁路隧道机械化施工关键技术研究》。

正是建设者们的敢闯敢试，大胆开展工艺创新，最终创造出了全线领先的“大瑞速度”。悬臂掘进机施工工艺成为大瑞铁路全线观摩学习的对象，国铁集团领导检查大瑞铁路时，高度肯定工艺工法的先行先试，“中铁八局有这种思路，不愁开不通！”

绿色“电火车”跑出新纪录

“我们每天运输车次多达480趟，平均每3分钟就有一辆车次进出洞口。每天运输总距离高达4800千米，相当于每天从中国的北边穿越到南边，创造了国内单线铁路隧道有轨运输单口施工日运行里程纪录。”中铁八局大瑞铁路项目经理部党工委副书记张庆爽说。

秀岭隧道是我国目前为数不多采用纯电有轨运输建设的隧道。

纯电有轨运输不是铁路隧道施工通用设备，局限于维护保养、维修技术、运输组织调度难题，需要上百人服务于一条纯电轨道运输系统，是无轨运输维护成本的2倍以上。

为有效避免汽车运输等尾气排放加大隧道内高温环境和造成环境污染，保护好大理漾濞的绿水青山，秀岭隧道在大瑞铁路全线首先采用纯电有轨运输，设立“小铁路局”，总共配备纯电有轨运输车54台，充电站3座。采取“平导进、正洞出”的大循环模式，用新能源电动牵引车代替了以往的燃油牵引车或者汽油车，隧道运输设备全部实现“零”排放，将隧道施工的环境影响降到最低，成功保护了周边的“金山银山”，实现经济效益和环境保护的协同发展。

随着秀岭隧道掘进深度不断增加，呈现出35摄氏度以上高地热，洞内空气湿度接近100%，作业环境最高温度达43摄氏度，工人们很容易虚脱晕倒。

为改善作业环境，有序推进施工建设，现场采用调整风机接力位置、增加射流风机数量、运送冰块物理降温（每天运送冰块多达70吨）、增设人员临时休息室等措施，大幅度地降温、增氧，有效改善了洞内作业环境，确保了隧道有序建设。

同时，在隧道内掌子面作业的悬臂掘进机之后设置发散风筒，使送入的新鲜风发散在悬臂掘进机后形成风墙，吸尘风筒与悬臂掘进机齐平设置，将掘进时产生的粉尘吸入湿式除尘器。通过采取“风墙隔离+除尘器”的关键措施，创新风循环模式，并辅以分级多步降尘的综合措施，施工单位成功实现降尘率达95%以上。基于该研究成果的一种隧道施工通风除尘系统创新设计了通风降尘技术，显著改善隧道施工环境，提高了作业效率，有效防止空气和环境污染，获得国家实用新型专利。

14年来，中铁八局大瑞铁路建设者怀揣着“打通秀岭隧道”的初心，致力于将大瑞铁路建设成为百年精品经典工程，一路攻坚筑梦。

他们不畏艰难，敢闯敢试，以科技创新为龙头，以大瑞铁路“咽喉要道”秀岭隧道突水突泥、软岩大变形、断层破碎带、高温热害等隧道建设世界性难题为重点，开展了100余项课题研究，获得国家专利2项，省部级科研成果3项，企业级科研成果41项，形成诸多国家隧道建设领域科研成果和经验总结，为川藏铁路等“特长大”重难点隧道提供了科研成果和先行先试的经验借鉴。