60多年前，老成（四川省成都市）昆（云南省昆明市）鐵路的建成書寫了人類征服自然的奇跡。半個(gè)多世紀(jì)后的2022年6月21日，21世紀(jì)的新成昆鐵路核心控制性工程——小相嶺隧道順利貫通，標(biāo)志著在建新成昆鐵路隧道全線貫通。這不僅是老成昆鐵路傳奇的續(xù)寫，更是中國(guó)鐵路建設(shè)者們又一次對(duì)極限的挑戰(zhàn)。

新成昆鐵路建設(shè)過程中遇到了哪些地質(zhì)難題？中國(guó)鐵路建設(shè)者們又是如何用科技的力量攻克這些難題的呢？

成昆線讀書鋪站是新、老成昆鐵路的交會(huì)車站（攝影/羅春曉）

新成昆鐵路上的“攔路虎”

2007年，全長(zhǎng)860千米的新成昆鐵路正式開工。新成昆鐵路與老成昆鐵路的走向大致平行，而又截彎取直。隧道，就是“拉直”線路的主要方式。

不論是老成昆鐵路還是新成昆鐵路，鐵路沿線都是山勢(shì)陡峭，深澗密布，溝壑縱橫，地形和地質(zhì)極其復(fù)雜，被稱為“地質(zhì)博物館”，曾被外國(guó)專家斷言為“鐵路禁區(qū)”。

隧道施工中面臨著涌水、涌砂、塌方、活動(dòng)斷裂、斷層破碎帶、軟巖大變形、巖爆、高地溫等工程地質(zhì)難點(diǎn)。

以新成昆鐵路線上最長(zhǎng)隧道——小相嶺隧道為例，水害即涌水是建設(shè)過程中最大的“攔路虎”，水量之大、風(fēng)險(xiǎn)之高國(guó)內(nèi)罕見。

涌水指的是由于隧道的掘進(jìn)破壞了含水層結(jié)構(gòu)，使水動(dòng)力條件和圍巖力學(xué)平衡狀態(tài)發(fā)生急劇改變，以致地下水體所儲(chǔ)存的能量以流體高速運(yùn)移形式瞬間釋放而產(chǎn)生的一種動(dòng)力破壞現(xiàn)象。

涌水是隧道施工中僅次于塌方的地質(zhì)災(zāi)害之一，水的主要來源有地表水體、溶洞及暗河水、老窖積水或古礦洞積水、含水層及斷層水。

在小相嶺隧道施工過程中，突發(fā)涌水情況（攝影/中新社記者? 劉忠?。?/p>

在隧道施工過程中，常常會(huì)引起隧道圍巖應(yīng)力（地下洞室周圍巖石中單位面積上的內(nèi)力強(qiáng)度）松弛或集中，使圍巖遭到破壞，也會(huì)使隔水層的有效保護(hù)厚度相應(yīng)減小，導(dǎo)致圍巖穩(wěn)定性降低，從而增加隧道涌水的風(fēng)險(xiǎn)。

此外，隧道的涌水量隨地形地貌條件及隧道位置的變化而變化，隧道越長(zhǎng)、經(jīng)過的水文地質(zhì)單元越多、匯水面積及補(bǔ)給范圍越大，其單位涌水量就越大。

?全電腦三臂鑿巖臺(tái)車進(jìn)行鉆爆作業(yè)，實(shí)現(xiàn)智能定位和全自動(dòng)高效智能化鉆孔，鑿巖速度快，安全系數(shù)高，爆破效果好（供圖/郭靜）

濕噴機(jī)械手，其工作范圍最遠(yuǎn)達(dá)16米，用于噴射混凝土（供圖/郭靜）

如何攻克難“啃”的硬骨頭

在設(shè)計(jì)之初，小相嶺隧道即在中部設(shè)置了人字排水坡，以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的嚴(yán)重的涌水問題。施工過程中，建設(shè)者們堅(jiān)持“治巖先治水、治水先泄壓、泄壓先排水”的原則，引進(jìn)國(guó)內(nèi)先進(jìn)的全電腦三臂鑿巖臺(tái)車、濕噴機(jī)械手等大型工裝設(shè)備，采取探水、泄水、排水、分水等多種舉措，改善圍巖地質(zhì)條件，使風(fēng)險(xiǎn)頻率和規(guī)模大大降低。通過增設(shè)止水墻，將涌水通過橫洞排至自然河道，或者采取加深加寬排水槽的方式，加大排水量，最終“馴服”了涌水。

在隧道開挖過程中，受應(yīng)力變化（指日積月累有個(gè)力一直在變化）影響，山體軟巖容易變形。要解決變形問題，就要給巖體減壓，如圖所示，即需要把隧道斷面擴(kuò)大，預(yù)留出變形空間，建設(shè)人員使用鋼制拱架進(jìn)行加固，將突起的不規(guī)則巖石鎖定在拱架上。

?為了不讓隧道壁垮掉，要擴(kuò)大斷面，提前預(yù)留由于重力而下墜的范圍并對(duì)其加固（供圖/馬驍）

?巖層在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用下，因受力而發(fā)生彎曲，一個(gè)彎曲稱褶曲，如果發(fā)生的是一系列波狀的彎曲變形，就叫褶皺（攝影/馬驍）

據(jù)統(tǒng)計(jì)，小相嶺隧道施工中遇到巖溶暗河，累計(jì)涌水量超過2億立方米，相當(dāng)于15個(gè)西湖的水量。而面對(duì)每一次突發(fā)狀況，建設(shè)者們都臨危不亂、迎難而上，用科學(xué)方法冷靜應(yīng)對(duì)，使施工得以順利推進(jìn)。

終于，小相嶺隧道穿越了10條斷層和2條褶曲，洞身穿越了約4.5千米的可溶巖區(qū)段，經(jīng)過2200多天的艱苦奮戰(zhàn)，迎來了全線貫通的勝利。截至目前，新成昆鐵路6段擴(kuò)能工程中，已有5段建成投運(yùn)。

知識(shí)鏈接

勇闖“鐵路禁區(qū)”的老成昆鐵路

20世紀(jì)60年代，30多萬名鐵路建設(shè)者在中國(guó)西南地區(qū)的崇山峻嶺間修建起了一條舉世矚目的山岳鐵路——成昆鐵路，在當(dāng)時(shí)開創(chuàng)了18項(xiàng)中國(guó)鐵路之最、13項(xiàng)世界鐵路之最，與阿波羅登月、第一顆人造衛(wèi)星被聯(lián)合國(guó)并稱為“象征20世紀(jì)人類征服自然的三大奇跡”。

老成昆鐵路始建于1958年，1970年全線竣工運(yùn)營(yíng)，全長(zhǎng)1085千米，是縱貫中國(guó)西南、西北地區(qū)的交通大動(dòng)脈。

當(dāng)時(shí)中國(guó)的施工和裝備水平相對(duì)落后，鋼軌全部靠人工抬運(yùn)，隧道施工全靠建設(shè)者們用大錘、鋼釬一點(diǎn)點(diǎn)鑿孔爆破，即使全天24小時(shí)施工，每天掘進(jìn)仍不足一米……老一輩鐵路建設(shè)者們堅(jiān)持不懈、克服萬難，經(jīng)過12年的艱苦鏖戰(zhàn)，鑿穿了幾百座大山，修通了427座隧道，架設(shè)了991座橋梁，終使難以逾越的天塹變成了通途。

?老成昆鐵路關(guān)村壩站（位于四川省樂山市）

新成昆鐵路再次穿越“地質(zhì)博物館”，預(yù)計(jì)今年底實(shí)現(xiàn)全線貫通。新成昆鐵路全線建成通車后，新老成昆線將客貨分離，時(shí)速80千米的老成昆線以貨運(yùn)為主，時(shí)速160公里的新成昆線以客運(yùn)為主。新老兩條“天塹之路”，將共同助力沿線地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，譜寫鐵路建設(shè)發(fā)展新篇章！