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隧道连接起大山两侧的世界,促进了两头的沟通和交流。以20世纪50年代修建的宝成铁路为例,它北接陕西宝鸡,南连天府成都,是沟通了西北与西南的第一条铁路干线。全线80%的路段是崇山峻岭,借助304条隧道,这条铁路才得以穿越秦巴山地,改变了“蜀道难”的局面。
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但是,受当时工程技术的限制,宝成铁路沿线的隧道长度大多短于1000米,最长的隧道也不过2300米,一条接一条的短小隧道组成了密集的隧道群,列车只能在隧道与展线[2]组成的“盘山铁路”上缓慢爬升,运行速度和运输效率受到严重限制。
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所以,我们需要更长,甚至超长的隧道。
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白罗山隧道中的梯架式凿岩台车/摄影 牛榮健
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白罗山隧道是杭绍台城际铁路的一部分,全长近10千米。通过梯架式凿岩台车的钻机钻孔、置放炸药、“爆破”,就能按照预定的形状和方向在坚硬的岩体中开凿隧道。
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冉家湾隧道二号斜井/摄影 李昌华
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冉家湾隧道为成昆铁路复线米攀段穿过的隧道,位于攀枝花市仁和区,全长12754米(双线隧道),最大埋深约612米。
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图中可见隧道顶部及两侧已完成安全支护,隧道雏形开始显现。
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贰 长、更长、超长
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20世纪50年代,当时中国最长的铁路隧道是凉风垭隧道,全长4270米。到20世纪60年代,驿马岭铁路隧道突破7000米。1988年,超过1.4万米长的大瑶山隧道正式通车,成为中国第一条万米长铁路隧道,也曾是中国最长的双线电气化铁路隧道。进入21世纪,乌鞘岭隧道的长度突破2万米。
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到2020年年底,中国投入运营的铁路隧道约有1.7万条,总里程约2万千米,同时单条隧道的长度已经突破3.2万米。公路隧道也已超过2.1万条,总里程约2.2万千米。其中秦岭终南山公路隧道长约1.8万米,是目前我国最长的公路隧道。
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长隧道和特长隧道的出现[3],让原本弯弯绕绕的山路得以“拉直”,人们不再需要大量盘山公路和展线,可以直接从山脚一洞贯穿。以青藏铁路为例,20世纪70年代为了翻越关角山,列车需要先通过展线爬升600米,才能通过海拔近3700米的老关角隧道,再盘山而下,用时需2小时。2014年,一条全长32千米的特长隧道贯通关角山,列车仅需20分钟便可穿过。
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青藏铁路新老关角隧道线路对比
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秦岭终南山隧道群/摄影 魏炜
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自左至右分别是引乾济石调水隧洞、秦岭终南山公路隧道和西康铁路秦岭隧道。秦岭终南山公路隧道是陕西的一条连接西安市与商洛市的穿山通道。它利用既有铁路隧道为平行导坑,长隧短打,同时利用本隧道为平行导坑修建引水隧洞,实现了铁路、公路、水利三个行业综合利用。
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这些长隧道、特长隧道是如何修建的呢?
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一般的隧道会从两端向中间同时掘进,但对于长隧道而言,这种方法会使效率变得非常低下。于是,人们将长隧道分割为若干短隧道,在多个点位同时施工,这便是“长隧短打”。例如,在山谷的一侧寻找距离隧道较近的地表位置,横向开挖一个施工洞,即横洞。一部分施工人员和设备由此进入主洞,开辟出新战场。
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当隧道的埋深较浅时,就在隧道上方地层较薄处开挖与地面连通的坑道。若坑道沿着斜上方延伸,是为“斜井”;若坑道沿着竖直方向延伸,是为“竖井”。
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有了横洞、斜井和竖井,隧道的施工面增加,可同时多点作业,挖掘效率显著提高。当出现更为复杂的情况时,一个更加高明的帮手——平行导坑挺身而出。
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