2016年01月13日 星期三

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风火山:征服世界第一高隧

发布时间:2012-05-22


   (本网讯)6 月 15 日 中午,我们从小镇五道梁赶往风火山一睹世界第一高隧的风采。

   “到了昆仑山,气息已奄奄;过了五道梁,哭爹又喊娘;上了风火山,三魂已归天。”一路上我们止不住对充满杀气的风火山浮想联翩。

   翻越五道梁后,青藏公路与青藏铁路相伴而行,不舍左右,越野车一路爬坡,海拔开始从 4570 米 的秀水河迅速上升,到了风火山时,海拔已蹿至近 5000 米 的高度。

   纯净的蓝色天空下,赭红色的山峦上仍然积雪覆盖,眼前油画般美丽的景色让我们颇有些意外。这里曾经因多年冻土、高寒缺氧和生态脆弱,成为青藏铁路建设史上话题最为沉重的世界级难题。如今,海拔 4905 米 创下世界铁路隧道之最的风火山隧道,在阳光下显得静谧而安祥,将远处蜿蜒而至的铁轨轻揽入怀,穿过 1338 米 的永久冻土山体,又从山那边从容吐出。

   时间倒转回 2001 年 10 月,铁道部调集重兵攻克风火山隧道建设难关,正洞施工打响第一炮后,炸出来的几乎全是晶莹剔透的冰块,其含土量只有 15%~20% ,地质专家称此为“含土冰层”,被视为隧道施工的“禁区”。在这种地质条件下施工,震动的力大,冰层极易破碎,力小,冰层就会无动于衷,即使力的大小恰到好处,温度又成了拦路虎,温度高则含土冰层容易遇热融化,温度低,又会影响支护质量。

   风火山隧道被列为青藏铁路全线第一重难点工程。在铁路科研部门全力以赴开展攻关的同时,地质力学所青藏铁路项目组的廖椿庭也来到了风火山。

   同行的彭华研究员告诉我们, 风火山隧道是青藏铁路格拉段控制性工程,隧道工程的安全稳定问题是决定青藏铁路能否安全正常运营的重大问题。 老廖是地应力测量的专家,当时 结合青藏铁路活动断裂调查和地应力测量项目的实施,在风火山隧道和相邻地区开展的现场地应力测量工作,主要是为了配合铁路设计、施工及安全生产。

   风火山区年均气温在零下 7 度以下,最低温度接近零下 40 度,属于生命极限之地。而隧道最大埋深达 100 米 ,最薄覆盖层不足 3 米 ,整条隧道都在 150 米 的永久冻土层以内,地质构造十分复杂。彭华对我们说,大冬天里,别说在这个鬼地方搞现场测量,就是呆上一会儿,那风雪交加的滋味,简直要人命!

   但是,和国内许多重大工程一样, 攻克 风火山隧道工程难题,需要发展已经成熟并且屡建奇功的 地应力测量 工作。 廖椿庭和项目组的研究人员搭起帐篷,在隧道附近的雪地里驻扎下来。 他们在调查中 还发现风火山地区发育多条走滑活动断层,其中 风火山活动断裂从隧道北缘通过,对隧道的稳定影响较大。另一方面,风火山地区岩性主要为红色、紫红色砂岩夹泥岩,地表岩石风化、破碎严重,节理裂隙发育,地下水活动及地震活动较强烈。只有准确测得地应力状态,结合工程地质条件和现场施工条件统筹考虑,才能合理地确定风火山隧道几何形状和结构尺寸,选择合理的支护方法,有效控制地压,保证地下工程的安全稳定。

   但是,拥有数十年地应力测量经验的廖椿庭在风火山遭遇到了生平最大的一次挑战。由于风火山隧道及附近岩石露头很少,有露头的地方节理裂隙非常发育,岩石风化破碎严重,为现场试验带来了巨大困难。在反复勘察和研究之后,廖椿庭、吴满路等研究人员精心挑选出来了 6 个测点,并选择压磁应力解除法进行风火山隧道地应力测量。经过试验,测量探头能适应风火山隧道现场的恶劣条件,防水和绝缘性好,稳定性强、灵敏度高,数值误差在 10% 以内,方向误差在 3 度 以内。 6 个测点的工作下来,其中 3 个测点成功取得地应力实测数据,研究人员一共取得了 29 组有效测量数据,并 根据岩石力学实验和隧道应力场数值模拟的相关结果, 对 风火山隧道的 支护方案和工程安全措施提出了合理化建议,及时提供给青藏铁路的设计部门和施工单位参考。

   如今,在多家科研部门的共同努力下,征服世界第一高隧的梦想终于成真。彭华告诉我们, 2002 年的时候, 隧道口前曾高悬巨幅对联:“乘白云抚蓝天搏击雪域缚苍龙,踏清风邀明月洞穿世界最高隧”。 当年的对联已经无从寻觅,惟有隧道入口处, 蓝底黄字的“风火山隧道”几个大字在赭红色岩体的衬托下,依然能传递出当年建设者的伟大和艰辛。(地勘导报记者 李晓明)