肖廣智，許衛(wèi)武

(川藏鐵路有限公司，成都 610043)

引言

川藏鐵路是代表新時(shí)代中華民族偉大復(fù)興中國夢的世紀(jì)性戰(zhàn)略工程，是黨中央治邊穩(wěn)藏、富民興藏、長期建藏的戰(zhàn)略舉措。從全面啟動川藏鐵路規(guī)劃建設(shè)至今的兩年多時(shí)間里，習(xí)近平總書記先后6次作出重要指示批示。

2018年10月在中央財(cái)經(jīng)委員會第三次會議上指出，要把握好科學(xué)規(guī)劃、技術(shù)支撐、保護(hù)生態(tài)、安全可靠的總體思路，發(fā)揚(yáng)“兩路精神”和青藏鐵路精神，高起點(diǎn)高標(biāo)準(zhǔn)高質(zhì)量工程規(guī)劃建設(shè)；2019年7月、12月，2020年8月分別作出重要部署；2020年9月10日，習(xí)近平總書記主持召開中央政治局常委會，研究并原則同意川藏鐵路雅安至林芝段項(xiàng)目可研報(bào)告，提出要把川藏鐵路建成“精品工程、安全工程、綠色工程、創(chuàng)新工程、廉潔工程”五大工程目標(biāo)，同時(shí)還要著力加強(qiáng)衛(wèi)生防疫、軍民融合、群眾與民生工作；2020年11月7日，在川藏鐵路開工之際再次作出重要指示，強(qiáng)調(diào)川藏鐵路沿線地形地質(zhì)和氣候條件復(fù)雜、生態(tài)環(huán)境脆弱，修建難度之大時(shí)所罕見，要科學(xué)施工、安全施工、綠色施工，高質(zhì)量推進(jìn)工程建設(shè)。

習(xí)近平總書記對川藏鐵路規(guī)劃建設(shè)的系列指示批示精神為我們建設(shè)川藏鐵路提供了基本遵循，指明了前進(jìn)方向。遵循總書記的系列指示，傳承“兩路精神”和青藏鐵路精神，川藏鐵路在建設(shè)中要不斷探索、總結(jié)、提煉川藏鐵路建設(shè)理念，凝練川藏鐵路精神。

1 工程概況與特點(diǎn)

1.1 線路方案

川藏鐵路雅安至林芝段自既有成雅鐵路雅安站引出，經(jīng)天全、瀘定、康定、雅江、理塘、巴塘、白玉跨金沙江后進(jìn)入西藏自治區(qū)境內(nèi)，經(jīng)貢覺、昌都、波密至在建拉林鐵路林芝站，可研批復(fù)正線長度1 011 km[1]，建設(shè)期初步按10～12年考慮[2]。

1.2 主要工程數(shù)量

按照初步設(shè)計(jì)鑒修上報(bào)的線路貫通方案，新建隧道69座841.6 km，占比82.6%；橋梁98座112.9 km，占比11.1%；車站26座，其中新建24座；配套國省道新建和改建731 km、農(nóng)村道路改建500 km、新建施工道路670 km，電力線路1 850 km。

1.3 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

鐵路等級：Ⅰ級。正線數(shù)目：雙線。設(shè)計(jì)行車速度：120～200 km/h。最小曲線半徑：一般3 500 m，困難2 800 m。最大坡度：30‰。牽引種類：電力。到發(fā)線有效長：650 m。閉塞類型：自動閉塞。

1.4 主要工程特點(diǎn)

川藏鐵路穿越以三江并流為代表的橫斷山區(qū)，線路“六起六伏”，累計(jì)拔起高度達(dá)一萬余米，全線復(fù)雜結(jié)構(gòu)橋梁、超長深埋隧道眾多，具有顯著的地形高差、強(qiáng)烈的板塊活動、頻發(fā)的山地災(zāi)害、敏感的生態(tài)環(huán)境、惡劣的氣候條件、薄弱的基礎(chǔ)設(shè)施等工程環(huán)境特征，面臨“極端地質(zhì)災(zāi)害、工程異常艱巨”兩大極限挑戰(zhàn)，給川藏鐵路的規(guī)劃建設(shè)帶來了前所未有的世界性難題[3-9]。

1.4.1 工程環(huán)境復(fù)雜

線路依次經(jīng)過四川盆地、川西高山峽谷區(qū)、川西高山原區(qū)、藏東南橫斷山區(qū)、藏南谷地區(qū)5個(gè)地貌單元，平均海拔3 800 m，地形起伏劇烈；線路“穿七江過八山”，沿線天氣氣候變化劇烈，水系分布復(fù)雜，內(nèi)外動力地質(zhì)作用強(qiáng)烈，地球板塊活動仍在繼續(xù)，地震高發(fā)，不良地質(zhì)和特殊巖土發(fā)育，工程地質(zhì)條件極其復(fù)雜，自然災(zāi)害頻發(fā)。線路經(jīng)過區(qū)域國家級保護(hù)區(qū)等環(huán)境敏感區(qū)數(shù)十處、大熊貓等珍稀動植物近百種，生態(tài)環(huán)境脆弱，環(huán)境保護(hù)任務(wù)艱巨。

1.4.2 重難點(diǎn)工程多

全線有千米級跨度懸索橋3座；200 m跨度以上的拱橋和斜拉橋6座；長度10 km以上隧道35座，最長的易貢隧道長達(dá)42.4 km；深埋隧道眾多，最大埋深2 080 m。工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)難度極大，還受制于橋址、隧址的地質(zhì)、水文、氣候和交通條件等工程環(huán)境，安全風(fēng)險(xiǎn)因素眾多，施工條件艱難。

1.4.3 建設(shè)管理難度大

線路位于高海拔地區(qū)，山高谷深、人跡罕至，高寒缺氧工效低，有效作業(yè)期短；區(qū)域工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，沿線交通運(yùn)輸能力不足，鋼材、水泥、砂石料等建筑材料匱乏，電網(wǎng)和通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋面不足；單體控制性工程多，建設(shè)周期長，施工組織難度大[10-11]。

2 “零”刷坡，安全環(huán)保進(jìn)洞

川藏鐵路環(huán)保要求嚴(yán)格，生態(tài)脆弱，邊仰坡高陡、穩(wěn)定性差，如何安全、環(huán)保進(jìn)洞施工，進(jìn)行了研究與實(shí)踐探索，提出了零刷坡、零污染、更早進(jìn)洞、更晚出洞的理念，主要包括“四不三全二盡一保護(hù)”環(huán)保進(jìn)洞措施和“五不”安全進(jìn)洞方法，同時(shí)開展了高原洞口綠色洞口及安全進(jìn)洞試點(diǎn)示范建設(shè)。

2.1 “四不三全二盡一保護(hù)”環(huán)保進(jìn)洞

“四不”就是不多挖一方土，不多砍一棵樹，不多挖一塊草皮，不污染一滴水；“三全”就是全封閉、全隔離、全監(jiān)測；“二盡”就是施工作業(yè)區(qū)的表土剝離做到應(yīng)剝盡剝，植物移植應(yīng)移盡移；“一保護(hù)”就是全面保護(hù)珍稀植物和野生動物。如圖1～圖5所示。

圖2 拉月隧道4號橫洞

圖3 拉月隧道6號橫洞

圖4 隧道洞頂與森林硬隔離

圖5 洞頂天溝在樹林中穿行施作，不破壞森林

2.2 “五不”安全進(jìn)洞

“五不”安全進(jìn)洞就是洞口安全防護(hù)措施不到位不進(jìn)洞，截排水措施不到位不進(jìn)洞，實(shí)驗(yàn)室、混凝土拌和站、炸藥庫等臨建設(shè)施未驗(yàn)收不進(jìn)洞，污水處理設(shè)施不達(dá)標(biāo)不進(jìn)洞，主要施工裝備不到位不進(jìn)洞。如圖6～圖11所示。

圖6 二郎山隧道進(jìn)口平導(dǎo)

圖7 天全隧道進(jìn)口

圖8 康定隧道2號斜井

圖9 色季拉山隧道出口

圖10 色季拉山隧道林芝鎮(zhèn)橫洞

圖11 色季拉山隧道隆巴溝斜井

3 兩隧一橋先期開工段洞口試點(diǎn)示范建設(shè)

3.1 康定2號隧道出口草原式洞口防護(hù)及環(huán)水保管理

3.1.1 概況

川藏鐵路康定2號隧道出口位于康定市瓦澤鄉(xiāng)水橋村，洞口海拔3 720 m，根據(jù)施工生產(chǎn)需求，洞口布置有拌和站、鋼構(gòu)件加工廠、試驗(yàn)室、施工生產(chǎn)指揮中心、污水處理廠等臨建設(shè)施，占地面積5.33 hm2(約80畝)，如圖12、圖13所示。

圖12 隧道洞口地形地貌

圖13 出口工區(qū)大臨及洞口分布

3.1.2 試點(diǎn)示范建設(shè)的背景

(1)特殊的地理位置

項(xiàng)目位于康定市瓦澤鄉(xiāng)水橋村，上接康巴第一關(guān)、下承光影新都橋，與沿線最美國道318鄰近并行且視野開闊，是對外展示川藏鐵路形象的絕佳窗口。

(2)特殊的生態(tài)環(huán)境

隧道出口位于海拔3 700 m以上高度，周邊區(qū)域土壤疏松，植被稀少，生態(tài)環(huán)境脆弱，一旦遭到破壞，很難恢復(fù)。因此，做好環(huán)水保施工，是康定2號隧道面臨的一項(xiàng)重要課題。

(3)踐行綠色工程的必然要求

綠色工程是習(xí)近平總書記對川藏鐵路提出的“五大工程”的一項(xiàng)重要內(nèi)容。為最大限度融入生態(tài)環(huán)境，融入山水風(fēng)光，康定2號隧道出口段努力打造視覺沖擊，突出工程建設(shè)場景與自然的和諧，引領(lǐng)示范亮點(diǎn)，觸點(diǎn)帶面，全面推進(jìn)“五個(gè)工程、三個(gè)著力”建設(shè)。

3.1.3 試點(diǎn)示范建設(shè)主要內(nèi)容

(1)剝離再復(fù)植，保護(hù)稀少的高山草甸。

康定2號隧道出口段，山上原始的植被主要是稀少的草皮和灌木，為了保護(hù)好原始的生態(tài)環(huán)境，在進(jìn)場之初就成立了環(huán)水保工作小組，專門負(fù)責(zé)對表土及草皮的保護(hù)工作。

①探索正確的剝離方法

在表土剝離前，對表土現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查和檢測，嚴(yán)格對照表土價(jià)值等級分類表確定草皮和表土剝離厚度，探索出了不同的剝離標(biāo)準(zhǔn)。例如，一般情況下，按照草皮剝離10～15 cm，表土30～60 cm的要求進(jìn)行剝離。由于施工區(qū)域內(nèi)耕作層厚度存在差異，對土層深厚、肥沃的地方適當(dāng)深剝，對土層較薄、肥力不高的地方適當(dāng)淺剝，視現(xiàn)場情況能剝盡剝，把最肥沃的部分土壤剝離出來。

②妥善存放表土及草皮

根據(jù)施工場地情況，設(shè)置多處場地用來存放表土及草皮。草皮采用分層堆放方式集中堆放并設(shè)置標(biāo)識牌。臨時(shí)表土堆放高度一般不超過3 m，超過3 m的，采用“金字塔”結(jié)構(gòu)，進(jìn)行分級堆放，分級平臺寬度1.5 m，土體邊坡進(jìn)行夯拍，坡面覆蓋草皮或播撒草籽保證土壤肥力，并采用綠色防護(hù)網(wǎng)覆蓋，防止水土流失。同時(shí)，采用編織袋裝土作為表土堆放邊坡臨時(shí)護(hù)腳，在裸露處播撒草籽，對表土進(jìn)行適當(dāng)養(yǎng)護(hù)，保護(hù)表土及草皮土質(zhì)成分，如圖14～圖17所示。

圖14 剝離草皮集中堆放

圖15 剝離土集中堆放

圖16 表土防護(hù)示意

圖17 表土堆放邊坡防護(hù)(單位：cm)

③草皮復(fù)植，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

為了進(jìn)一步營造草原式洞口的效果，施工現(xiàn)場除了必需的臨時(shí)設(shè)施場地進(jìn)行硬化外，其他區(qū)域均用草皮進(jìn)行覆蓋。先前剝離的草皮，經(jīng)過人工養(yǎng)護(hù)后，進(jìn)行“復(fù)位”，把草皮放回需要的地方，起到了美化環(huán)境的效果，如圖18所示。

圖18 剝離土覆蓋草皮

④修建臨時(shí)截排水溝，防止水土流失。

為了防止水土流失，在洞口上方修建了截水天溝，四周采用編織袋裝有機(jī)土防護(hù)坡腳，防護(hù)高度1 m，寬度0.5 m。對坡頂和坡面進(jìn)行夯實(shí)，防止水溝身沉降變形。

(2)污水處理，立足標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)智能管理

①建設(shè)每小時(shí)百噸級處理能力的污水處理站1座。處理工藝如圖19所示。

圖19 污水處理工藝

②采用初沉—渦流混凝—水平管沉淀—無閥濾池等工藝，將隧道內(nèi)通過清污分流出的污水經(jīng)嚴(yán)格程序化處理達(dá)標(biāo)后，優(yōu)先回收用于澆灑路面、灌溉植被等，多余部分進(jìn)行排放。如圖20所示。

圖20 污水處理站結(jié)構(gòu)布置

③污水處理全過程為智能化控制，除拌藥過程需要1人輔助外，整個(gè)運(yùn)行過程無需人工監(jiān)管。

④污水處理后排放標(biāo)準(zhǔn)。排放標(biāo)準(zhǔn)為GB8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級排放標(biāo)準(zhǔn)，回用水標(biāo)準(zhǔn)滿足TB/T3007—2000《鐵路回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》及GB/T18920—2002《城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。詳見表1。

表1 進(jìn)出水水質(zhì)

3.2 色季拉山隧道林芝鎮(zhèn)橫洞“零刷坡”進(jìn)洞與污水處理

林芝鎮(zhèn)橫洞全長1 147 m，洞口段為Ⅴ級圍巖，采用鉆爆法施工。地面植被不發(fā)育。

3.2.1 減少擾動，“零刷坡”安全環(huán)保進(jìn)洞

林芝鎮(zhèn)橫洞洞口斜上方為G318國道，洞口山體陡峭，洞口嚴(yán)格執(zhí)行“更早進(jìn)更晚出”原則，避免大量刷坡，采用零刷坡進(jìn)洞，確保施工安全和減少植被破壞。進(jìn)洞29 m就完成了首板明洞澆筑，“零刷坡”和快速施工明洞及回填確保了軟弱圍巖地層隧道進(jìn)洞施工安全。如圖21所示。

圖21 林芝鎮(zhèn)橫洞洞門

3.2.2 污水處理站同步投產(chǎn)，水質(zhì)達(dá)標(biāo)零污染

林芝鎮(zhèn)橫洞設(shè)計(jì)1座800 m3/h污水處理站，污水排放采用自動檢測設(shè)備，確保污水零排放。如圖22所示。

圖22 橫洞污水處理站

3.3 色季拉山隧道進(jìn)口Ⅵ級圍巖安全進(jìn)洞施工

3.3.1 概況

(1)工程環(huán)境

新建川藏鐵路色季拉山隧道進(jìn)口，位于魯朗鎮(zhèn)東久村西側(cè)早期崩坡積與沖溝堆積混合帶上，進(jìn)口仰坡較緩，植被茂密，場地較開闊，海拔3 098 m。

(2)進(jìn)洞段落設(shè)計(jì)概況

隧道進(jìn)口段Ⅴ級圍巖段(DK1217+879～DK1217+886)長7 m、Ⅵ級圍巖段(DK1217+886～DK1217+961)長75 m，如圖23所示。

圖23 色季拉山隧道進(jìn)口段縱斷面(單位：m)

進(jìn)口段左右線平均線間距為40 m，先采用鉆爆法施工，后采用TBM法施工，其中左線進(jìn)口鉆爆段設(shè)計(jì)長度106 m，右線進(jìn)口鉆爆段設(shè)計(jì)長度107.79 m。進(jìn)口段隧道洞口橫斷面如圖24所示。

圖24 進(jìn)口段洞口橫斷面設(shè)計(jì)(單位：cm)

(3)進(jìn)洞段落工程地質(zhì)

進(jìn)口段洞身坐落在早期形成的沖溝堆積體內(nèi)，主要地層為第四系全新統(tǒng)坡、洪積物，包含黏性土、粉土、砂類土及碎石類土。隧道進(jìn)口端有75 m飽和細(xì)砂層，施工過程中極易發(fā)生涌水涌砂，圍巖穩(wěn)定性極差。見圖25。

圖25 隧道進(jìn)口地質(zhì)狀況

3.3.2 安全進(jìn)洞主要做法和措施

(1)多重預(yù)加固手段穩(wěn)地層

沿洞口導(dǎo)向墻拱頂150°范圍打設(shè)直徑108 mm、長度30 m的大管棚進(jìn)行超前支護(hù)；洞口段和明洞邊坡段均采用直徑1.25 m的抗滑樁；在洞頂范圍內(nèi)施作豎向旋噴樁對洞身范圍地層土體進(jìn)行改良，如圖26、圖27所示。

圖26 超前大管棚

圖27 洞頂旋噴樁

豎向旋噴樁加固效果。取芯檢驗(yàn)測得旋噴樁強(qiáng)度1.85 MPa，大于設(shè)計(jì)要求1.0～1.2 MPa，如圖28所示。

圖28 旋噴加固及效果

(2)懸臂掘進(jìn)機(jī)開挖降擾動

采用懸臂掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行兩臺階法開挖，施工機(jī)械化程度高，可實(shí)現(xiàn)掘、裝、運(yùn)一體化，同時(shí)該設(shè)備機(jī)動靈活，開挖精準(zhǔn)，對圍巖損傷小、擾動少，可避免掌子面人工開挖帶來的風(fēng)險(xiǎn)。該施工方式具有如下優(yōu)點(diǎn)。

開挖過程穩(wěn)定、安全，作業(yè)人員遠(yuǎn)離掌子面；線形超挖量易于控制，平均線形超挖量10～15 cm；開挖與出渣同步進(jìn)行，工序循環(huán)流暢，每循環(huán)進(jìn)尺0.6 m，耗時(shí)約3 h，如圖29所示。

圖29 懸臂掘進(jìn)機(jī)施工

(3)控進(jìn)尺強(qiáng)支護(hù)保安全

每循環(huán)進(jìn)尺0.6 m，采用錨桿+鋼筋網(wǎng)+噴射混凝土+鋼拱架聯(lián)合支護(hù)，開挖進(jìn)洞37.8 m后施作仰拱，及時(shí)封閉成環(huán)。

洞內(nèi)左線最大沉降值為21.9 mm，右線最大沉降值30.7 mm，施工期間隧道未出現(xiàn)坍塌、掉拱。

4 結(jié)語

川藏鐵路環(huán)保要求嚴(yán)格，生態(tài)脆弱，隧道洞口邊仰坡高陡、穩(wěn)定性差，洞口施工難度大。通過探索并在川藏鐵路先期開工的隧道進(jìn)行試點(diǎn)示范建設(shè)的工程實(shí)踐，提出了零刷坡安全環(huán)保進(jìn)洞理念，主要包括“四不三全二盡一保護(hù)”環(huán)保進(jìn)洞措施和“五不”安全進(jìn)洞方法，并在后續(xù)開工的隧道設(shè)計(jì)中進(jìn)行全面推廣和應(yīng)用，取得了較好效果，確保了隧道進(jìn)洞安全，符合川藏鐵路苛刻的環(huán)保要求，對今后隧道安全進(jìn)洞施工具有引領(lǐng)和示范作用。