风火山隧道.doc

风火山隧道工程-“世界第一高隧” 隧道施工技术标志性成果是建成青藏铁路多年冻土带“风火山隧道”。它是世界上海拔最高的隧道（轨面标高4905m），也是青藏铁路上的一项重大关键工程。隧道长1338m，全部穿越多年冻土区，洞口及浅埋段属富冰冻土，含冰量达50%以上，洞身段裂隙冰发育，隧道施工没有经验可以借鉴，技术难度极大。风火山地处可可西里无人区，海拔5010米。这里气候严酷，年平均气温只有零下7度。氧气极为稀薄，低于人类生存极限，被称为生命的禁区。风火山实际上是一座冰山，多年冻土成为施工过程中最难以解决的问题。 中铁20局和北京交通大学等单位科技人员对冻土隧道施工技术开展深入，系统研究，取得了如下成果： 1.解决隧道洞口及浅埋段地层松散、高含冰量、热扰动影响大的多年冻土施工难题，有效地保护冻土； 2.研究了掌子面岩面温度、洞内环境温度、围岩温度、冻胀力等主要信息的获取及反馈方法，并指导施工。冻土隧道内施工对掌子面围岩温度有特殊要求，一方面如果温度过高，高含冰量的冻土会产生热融滑塌现象，从而降低围岩等级，降低掌子面的稳定性；另一方面，如果温度过低，混凝土质量难以保证。隧道施工中通过调节隧道通风的空气温度来使掌子面温度保持在一个合理的范围内。 3.防水及保温系统施工是多年冻土隧道的关键技术，是防止冻土融化、冻融圈扩大、暖季漏水、寒季挂冰等冻胀病害的重要因素。 4.建立了冻土隧道光面爆破技术，以及爆破过程的有效降温、降尘技术； 5.低温早强耐久高性能混凝土施工技术，研制低温早强抗冻复合型速凝剂，解决了冻土隧道喷射混凝土的技术难题； 6.成功研制出了高寒低温缺氧条件下机械设备配套技术； 7.成功建立了高原制氧、隧道掌子面弥散式供氧及医疗保障技术； 8.建立了一整套高原多年冻土隧道施工环境保护技术。 经过三年科技攻关，创造的新技术、新方法、新工艺，为优质、高效、安全地建成风火山隧道提供了全过程的、强大的技术支持，保证了工程项目的顺利进行，未发生一起安全、质量等事故。经两年多临管运营，工程质量良好，被评为青藏线样板工程。其他介绍: 风火山隧道位于青藏高原腹地，可可西里“无人区”边缘，界于昆仑山与唐古拉山之间，全长1338米，进口轨面海拔4905米，是目前世界上海拔最高的铁路隧道。隧道所处风火山垭口高寒缺氧、气温低、昼夜温差大。平均海拔4900米左右，年均气温零下7，寒季最低气温达零下41，空气中氧气含量只有内地的50左右，被喻为“生命禁区”。隧道洞身全部位于冻土、冻岩中，地质岩层复杂，集饱冰冻土、富冰冻土、裂隙冰、泥砂岩等恶劣地质于一体。 风火山隧道是青藏铁路重点控制工程，于2001年10月18日开工建设，2002年10月19日胜利贯通，标志着青藏铁路建设攻坚战取得重要进展。风火山隧道设计为单线隧道，隧道最大埋深100米，最小埋深8米，进出口均设计有明洞，进口35米，出口23米，洞门形式采用斜切式结构，隧道结构为复合式衬砌，采用5层先后施作的隧道支护衬砌结构形式。风火山隧道成功突破高原冻土技术难题，在国家科技部等单位组织的评选活动中，被为“2002年公众关注的中国十大科技事件”之一，也被称为世界上最长的“冻土隧道”之一。它被称为世界上线路最长、海拔最高、穿越冻土里程最长的高原铁路。建造过程 2001年10月18日，风火山隧道开工建设。青藏铁路建设总指挥部加强领导，中铁二十局集团公司科学组织，有关单位大力配合，按照“依靠科技、以人为本、注重环保”的指导思想，科学施工，严格管理，顽强拼搏，各项工作取得了重要突破和可喜成果。当开挖隧道的第一声炮炸响后，凿通过众多隧道的中铁二十局施工技术人员，第一次见到饱含冰的土质，为之吃惊。隧道的冻土层最厚达150米、覆盖层最薄处仅有8米，施工稍有不慎，就会导致大塌方。风火山隧道有部级以上科研项目7个，是青藏铁路科研项目最多的高原冻土隧道，工程难度之大前所未遇。重点突破 为了攻克高原冻土施工难题，青藏铁路建设总指挥部成立了由建设、设计、施工、监理等为成员单位的科技攻关领导小组，中铁二十局指挥部成立了以指挥长为组长的攻关小组，与铁道科学院、中国科学院冻土研究所、西南交大等单位联合攻关，先后在高原冻土隧道设计和施工中，研制、使用了适应冻土隧道施工的低温早强混凝土，采用了防水、保温等新技术和新工艺，攻克了浅埋冻土隧道进洞，冰岩光爆等技术难关，掌握了高原冻土路基和隧道施工的有效办法。科学施工 在风火山不良地质地区打隧道，关键是解决围岩热融问题。中铁二十局指挥部把攻克饱冰冻土地质施工作为首要目标，借鉴国内外冻土隧道施工的经验，与石家庄铁道学院共同研制、投产了两台特大型隧道空调机组，形成洞内空气冷冻室和冷气空调室，把洞内温度控制在正负5以内，从而解决了不同冻土地质条件下的热融问题，为确保工程顺利进展探索出了新路。积极探索 因为风火山隧道浅埋层较长，为避免发生塌方，他们针对不同地质的喷护和支护提出了工法方案。在富冰冻土地段，采用大管棚加小管棚的双层超前超强支护法，利用中空锚杆和加温后的水泥浆锚注，使围岩上层形成一种相对稳定的环境。同时，实行“弱爆破，快支护、快初衬”，安全通过富冰冻土区段。并对裂隙冰地质采用“先抢格栅架，快焊钢筋网，边焊边喷护”方法，取得良好效果。还对融冻泥岩地质采取“用水玻璃进行双液注浆，首先稳定山体结构，待水玻璃与水泥浆凝固后，再进行谨慎开挖”，很快制止了融冻泥岩的塌落，保证了施工的正常进行。重视质量他们贯彻“开工必优、一次成优、全面创优”的方针，工程一次验收合格率达到100%，优良率达到90%以上，减少了质量通病，未发生一起等级安全责任事故。还先后购进了400余台（套）一流的高原施工机械，实现了机械化作业，大大降低了职工劳动强度，提高了生产效率，加快了隧道施工进度。以人为本 风火山隧道内空气非常稀薄，严缺氧气。为确保队伍上得去、站得稳、打得赢，他们从地理环境、气候条件、技术难度、物资设备、医疗卫生等多方面保障出发。先后投入资金组建了拥有高压氧仓、B超等先进医疗设备的“工地医院”和9个基层工地卫生所，配备医护人员34名，形成了健全的二级卫生保障网络；他们与科研单位合作，研制建成3座生产、生活医用制氧站，向风火山隧道进行弥漫式供氧，每个制氧站每小时可产氧气20立方米，氧气纯度达到94%，并在洞内安装了氧吧车，方便作业人员随时吸氧。解决了3000多名施工职工、民工施工、生活用氧难题。创造了参建职工和劳务人员无一人因高原病死亡的奇迹。施工设计 风火山高原冻土隧道设计和施工中，研制、使用了适应冻土隧道施工的低温早强混凝土。采用了防水、保温等新技术和新工艺，攻克了浅埋冻土隧道进洞，冰岩光爆等技术难关，掌握了高原冻土路基和隧道施工的有效办法，使之达到了国内外冻土隧道施工的领先水平。在风火山不良地质地区打隧道，关键是解决围岩热融问题。施工单位把攻克饱冰冻土地质施工作为首选目标，并借鉴国内外冻土隧道施工的经验，研制、投产了两台特大型隧道空调机组，形成洞内空气冷冻室和冷气空调室，把洞内温度控制在5以内，从而解决了不同冻土地质条件下的热融问题，为确保工程顺利进展探索出了新路。先后购进了400余台（套）一流的高原施工机械，实现了机械化作业，大大降低了职工劳动强度，提高了生产效率。风火山隧道是青藏线上浅埋层最长的隧道，为避免出现塌方，针对不同地质的喷护和支护提出了一揽子工法方案。在富冰冻土地段，采用大管棚加小管棚的双层超前超强支护法，利用中空锚杆和加温后的水泥浆锚注，使围岩上层形成一种相对稳定的环境。同时，实行“弱爆破，快支护、快初衬”，使富冰冻土区段得以安全通过。对裂隙冰地质，采用“先抢格栅架，快焊钢筋网，边焊边喷护”的方法，取得了良好效果。对融冻泥岩地质，采取“用水玻璃进行双液注浆，首先稳定山体结构，待水玻璃与水泥浆凝固后，再进行谨慎开挖”，很快就制止了融冻泥岩的塌落，保证了施工的正常进行。科技创新 1、高原多年冻土隧道施工制氧、供氧技术。研制建成的风火山隧道制氧站，氧气产量大于20m3/h，氧气浓度达到92%以上；提出了隧道掌子面弥散式供氧和隧道氧吧车供氧的新方法。2、研制了SDTK100型高原隧道专用空调机组使隧道内的温度控制在5之间，保证了掌子面的冻土热扰稳定及混凝土施工质量。3、首次研究了高原多年富冰冻土、冻岩条件下隧道湿喷混凝土施工技术及工艺，研制了低温早强抗冻复合型速凝剂，使喷砼在负温下迅速凝结硬化，达到抗冻临界强度。4、研究总结了多年富冰冻土浅埋段开挖、支护成洞施工技术。5、首次采用“防水板+隔热层+防水保护层”的防水、保温结构形式，沿隧道全长全断面铺设，形成隧道二次衬砌完全和地层隔离；保温复合结构的“无钉法铺设”施工新工艺，确保风火山隧道不渗、不漏6、研究低温耐久性混凝土施工技术，成功解决了低（负）温条件下混凝土硬化初期不被冻坏，且强度持续增长的难题；取得了一整套在严酷条件下混凝土的施工方法及养护工艺。7、首次研究了高原多年冻土隧道施工机械设备的选型、合理配套技术及维修保养方法，为风火山隧道的顺利建成提供了保障。8、通过对温度、压力、变形、冻融圈等施工信息的监测，根据数据指导施工，保证风火山隧道施工质量控制，提出了一套高原多年冻土隧道信息化施工方法及工艺。9、首次采用盐水水炮泥封堵炮孔的技术措施，达到降低工作面温度和降尘的效果，测试分析，在冻土边坡中的最大爆破振动速度控制在25cm/s为宜，在隧道掘进中对围岩最大爆破振动速度控制在510cm/s为宜。施工队伍 风火山隧道位于海拔5010米的风火山上，全长1338米，全部位于永冻层以内，是世界上海拔最高、冻土区最长的高原永久冻土隧道，有“世界第一高隧”之称。风火山地区气候环境极为恶劣，年平均气温零下7摄氏度，最低气温达零下40摄氏度，空气中氧分压仅相当于海平面的50%。来自中铁二十局的300多名建设者，首先要面对高海拔地区高寒缺氧、气候恶劣等严峻考验。据中铁二十局青藏铁路工地医院院长丁守全介绍，为解决高原缺氧问题，他们建起了世界上海拔最高的制氧站，在隧道施工中，对洞内进行弥漫式供氧，使洞内氧含量提高，解决了高原施工低压缺氧的难题。风火山隧道开始施工。由于特殊的地质条件，克服冻土地域施工成为首要难题。建设者们先后攻克了含土冰层、饱冰冻土、富冰冻土、裂隙冰以及不良岩层等难题，并相继解决了卫生保障、环境保护、施工用氧等一系列难题，保证了施工的顺利进行。相关介绍 青藏铁路全长1956公里，有960公里的海拔高超过4000米以上，其中550公里的地段穿越高原常年冻土地带。其最高位于海拔5072米，常年白雪皑皑的唐古拉山垭口，被誉为“离天最近的铁路”和“世界上最高的铁路”。修建青藏铁路是党中央、国务院在进入21世纪之际作出的重大战略决策，是国家“十五”四大标志性工程之一，是西部大开发的重点工程之首。青藏铁路于2006年7月1日9:00全线通车。青藏铁路北起青海省西宁市，南至西藏自治区拉萨市，其中，西宁至格尔木段长814公里，1979年建成铺通，1984年投入运营。格尔木至拉萨段，从青海省西部重镇格尔木市火车站引出，过南山口后，上青藏高原腹地，途经纳赤台、五道梁、沱沱河、雁石坪，翻越唐古拉山进入西藏自治区，再经安多、那曲、当雄、羊八井，至西藏自治区首府拉萨市，线路走向与青藏公路基本并行。青藏铁路穿越了可可西里、三江源、羌塘等自然保护区，因其独具特色的环保设计和建设，也被称为中国第一条“环保铁路”。胜利完工 中新社格尔木2002年10月19日电，寒风凛冽、雪后初晴的青藏铁路风火山隧道今天一片欢腾。随着“青年突击队”的旗帜在洞内贯通点徐徐伸出，标志着这个世界海拔最高的隧道被胜利打通，青藏铁路建设取得重要进展。青藏铁路风火山隧道全长一千三百三十八米，轨面标高四千九百零五米，比秘鲁铁路的海拔最高点四千八百一十七米高出八十八米，是世界海拔最高的隧道。同时，该隧道也是青藏铁路重点难点控制工程。据介绍，该隧道位于青藏高原可可西里“无人区”边缘，这里地质复杂，自然条件严酷，平均海拔四千九百米左右，年均气温零下七摄氏度，寒季最低气温零下四十多度，空气中氧气含量只有内地的百分之五十左右，被喻为“生命禁区”。该项工程冻土层最厚达一百五十米，覆盖层最薄只有八米，施工稍有不慎，就会导致大塌方，工程难度大、科技含量高。为此，铁道部青藏铁路建设总指挥部成立了由建设、设计、施工、监理等为成员单位的科技攻关领导小组，并与铁道部科学研究院、中科院冻土研究所等单位联合攻关，掌握了高原冻土路基和隧道施工的有效方法，并创造了施工期间参建职工和劳务人员无一人因高原病而死亡的奇迹。课文“把铁路修到拉萨去”2001年10月18日，蓝天白云下的风火山，银装素裹，分外妖娆。工地上彩旗招展，数百名身穿橘红色队服的青年突击队队员、数十台大型工程机械严阵以待。随着一声令下，阵阵爆破声响彻雪域高原，风火山隧道开凿了。一条长长的“铁龙”，从柴达木盆地深处的工业新城格尔木起步，跨过巍峨的昆仑山，将通过这里，穿越“世界屋脊”青藏高原，到达雪域圣城拉萨。这就是西部大开发的标志性工程青藏铁路，这就是造福广大人民的青藏铁路。风火山隧道要穿过多年冻土区，各种复杂的冻土层挡在面前，施工难度极大。一次次爆破，炸出的不是石块，而是坚硬的冰碴子。难怪一些西方媒体预言：中国人要在这样不良的地质上打隧道，是根本不可能的事!把铁路修到拉萨去，确实不是一件简单的事。正在修建的是一条全世界海拔最高、线路最长的高原冻土铁路。风火山隧道施工，关键是控制温度。科技人员指挥突击队员，往刚刚凿开的隧道洞壁喷射混凝土。由于温度太低，混凝土无法凝固。他们拿来暖风机，给隧洞增温，洞壁的冰岩又遇热融化，造成洞壁塌滑。风火山，这座万年冰山