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想要在松软的黄土中进行大断面隧道施工，必须想尽办法减轻扰动，避免隧道垮塌。为此，建设者们采用了一种独特方式，将断面自上而下分为三个台阶，按七个施工面进行有序开挖，这种开挖方式即“三台阶七步开挖法”。
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列车穿过黄土高原的隧道/摄影 张一飞
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黄土高原经流水长期侵蚀，逐渐形成千沟万壑、地形支离破碎的自然景观。黄土地貌区，隧道围岩软弱，易造成渗水、滑坡、坍塌等，这些是在黄土高原地区修建隧道所需攻克的难题。
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高铁穿过桂林喀斯特峰林中的隧道/摄影 卢敏
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我国是一个多山、多喀斯特地貌的国家，喀斯特地貌问题是山区隧道建设中的关键问题之一，建设者攻坚克难、科学施工，在山岭奇峻、地质复杂的地区攻克一个个难题，凿出一条条通道。
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雪山一号隧道/摄影 刘瑞
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位于G0615德马高速青海玛沁段的雪山一号隧道，平均海拔超过4400米，是世界上海拔最高的高速公路隧道。它穿越大面积的季节性冻土层和永久冻土层，施工人员采用了“混凝土抗冻融”“三次衬砌”等特殊工艺，成功破解冻土隧道施工的难题。
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在南方喀斯特地区，广泛分布着碳酸盐岩地层。在长年累月的溶蚀下，大地变得支离破碎。峰峦起伏的地下，溶洞丛生，暗河交错。这些壮美的景观同样是隧道工程的大敌，所以在施工遇到溶洞、暗河时，涌水、涌泥现象屡见不鲜。以位于湖南郴州的南岭隧道为例，隧道沿线的溶洞密集成网，施工中涌水、涌泥多达24次。其中一处溶洞内涌出的泥浆超过8000立方米，将隧道堵塞177米长。
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有时隧道遇有大溶洞，则需要进行跨越处理。以川黔铁路的虾子河隧道为例，为了通过一个巨大的溶洞，建设者们只好在溶洞内架设起一座长达27.7米的桥梁，“洞中建桥”可谓超越想象。
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在青藏高原，平均海拔超过4000米，高寒缺氧，气候恶劣。隧道结构中的水分会在低温时固结成冰，体积膨胀。而随着气温升高，冰化成水，会导致地层塌缩，这便是冻融作用。循环往复的冻融作用，增加了隧道结构开裂的风险。因此，在高原隧道建设中，防水措施尤为重要。同时，为减小环境温度对隧道的影响，还会增设保温层。
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2002年贯通的昆仑山隧道地处海拔4600多米的多年冻土区，是世界最长的高原冻土隧道，也是青藏铁路格尔木至拉萨段最长的隧道。为了适应高寒区的环境要求，专家和建设者们不断进行试验，全长仅有1686米的隧道历时一年才终于贯通。
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相较于集中分布的黄土、岩溶、冻土等地质条件，各种规模的断层才是隧道施工中最常见的难题。尤其是断层发育且地下水丰富的地区，其岩层破碎，极易透水，施工难度极大，人称“烂洞子”。
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以大柱山隧道为例，隧道全线需要穿越6条主要断层，其中在燕子窝断层的核心地段，仅156米的距离就耗时长达26个月，平均每天仅能掘进20厘米。在整个隧道的施工期间，抽水工作从未间断。源源不断的水流从洞口流出，在半山腰造出了一条人工瀑布。
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复杂的地质条件使得洞内工程施工技术面临挑战，而洞内恶劣的工作环境同样考验着建设者。比如，在煤层、油页岩等含瓦斯地层施工时，必须借助通风设备，稀释隧道内的瓦斯浓度。当隧道越挖越深时，洞内的空气越发稀薄，再加上施工、运输等产生的粉尘，隧道内的通风设备就必不可少。有个别隧道，由于隧道线路穿过高地温区域，洞内异常的高温条件给施工增添了新的麻烦。例如，川藏铁路线中的桑珠岭隧道，洞内温度可达89.3℃，建设者们必须借助冰块来降温。
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想要在中国的山地修建隧道，凡此种种，不可避免。人们唯一能做的便是“兵来将挡，水来土掩”。
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为了突破重重难关，工程师们不断革新技术，研制新设备，其中值得一提的当属隧道掘进机（TBM）。它如同巨型怪兽，长达数百米，一个标准足球场都无法将其安放。当其作业时，它会通过旋转坚固的爪子（刀盘）挖掘前方岩石。相较其他机械，它的掘进速度大幅提升，是目前机械化程度最高的隧道挖掘设备。目前，中国自主研发了“月城凉山号”“彩云号”等隧道掘进机，越来越多的自主化设备成为中国隧道工程的有力武器。
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大瑞铁路大柱山隧道平行导坑洞口的瀑布/摄影 赵子忠
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由于地质条件过于复杂，大柱山隧道于2008年开工建设，直到2020年才完全贯通。频繁的涌水、突泥等灾害，让排水成为隧道建设的重要工作，巨量的水从平行导坑中流出，如同一道瀑布。