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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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顾名思义,这是一个与主洞平行的先导洞。它先于主洞开挖,既可以为主洞探明前方的地质情况,又能利用横向通道和主洞连接。每条横向通道可以增辟两个作业面,极大地加快施工进度。在个别情况下,一些平行导坑会成功“转正”,通过拓宽和砌筑,成为一条真正的隧道。比如连接西安与安康的西康铁路上的秦岭Ⅱ线隧道,便是由平行导坑“转正”而来。通过以上种种方式,众多的长隧道终于有了建设的可能。
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不过,中国的地质条件如此复杂,地下工作环境常出现预料之外的难题,隧道建设者必须想尽一切办法来破除更大的难关。
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雀儿山隧道的平行导坑洞口与主洞口同框/摄影 杨奎
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图上左侧洞口为平行导坑洞口,右侧为主洞洞口。雀儿山隧道是连接甘孜县和德格县的公路隧道,全长7079米。
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隧道开凿图解
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叁 难关
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2008年8月8日,举世瞩目的北京奥运会开幕;千里之外的澜沧江畔,名不见经传的大柱山隧道恰巧也在这天开工。它全长14.5千米,位于云南大理至瑞丽的铁路线上,原定工期5年半,但工程的难度远远超出预期。工期只能一延再延,直到2020年4月28日才得以贯通。
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12年的时间,消磨了许多工程建设人员的青春。大柱山隧道只是中国隧道艰苦建设的一个缩影。放眼整个中国,多样的地形、多变的地貌、复杂的地质成因……各种各样的难题等待着隧道建设者们去克服。
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在黄土高原,地表残破,沟谷纵横,黄土质地松软,极易垮塌,受水浸湿后,还会发生下沉。2005年,连接郑州和西安的郑西高铁动工,沿线必须多次穿越黄土地层。按照线路规划,位于河南三门峡的张茅隧道是全线最长的隧道,预计最大开挖断面超过160平方米,是全球横断面最大的黄土隧道。
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