關(guān)角隧道建造歷程

老關(guān)角隧道

隧道1958年開(kāi)工建設(shè)，1961年3月因故停工。1974年10月復(fù)工，由原鐵道兵承擔(dān)施工。打開(kāi)封閉13年的洞口，只見(jiàn)洞內(nèi)積滿了水，拱頂坍落、邊墻倒塌、廢碴很多。指戰(zhàn)員們克服艱難險(xiǎn)阻，歷時(shí)一年半，共清出棄碴雜物近50000立方米，接著開(kāi)始掘進(jìn)上導(dǎo)坑。

1977年6月16日完成主體工程，同年8月15日鋪軌通過(guò)隧道。1978年隧道通車后，發(fā)現(xiàn)整體道床開(kāi)裂上臌，不到兩年道床抬高達(dá)300毫米，水溝破裂，邊墻脫落變形，拱頂裂紋掉塊，局部邊墻侵限等病害，威脅行車安全。

1983年5月，整治病害后，1984年年底又發(fā)現(xiàn)未換仰拱地段的整體道床陸續(xù)裂紋上臌，兩軌面水平誤差達(dá)60毫米并發(fā)現(xiàn)拱頂?shù)魤K，邊墻開(kāi)裂，墻腳疏松脫落等病害。經(jīng)多方調(diào)查論證，查明道床上臌是因?yàn)樗淼赖撞康貙又泻写罅坑鏊蛎浀木G泥巖、蒙托石等。所以從1990年開(kāi)始，拆除上臌地段的整體道床，增加鋼筋混凝土仰拱，鋪設(shè)軌枕板。同時(shí)拆除部分邊墻，再次進(jìn)行襯砌后壓漿補(bǔ)強(qiáng)，對(duì)部分邊墻拱頂進(jìn)行小錨桿掛網(wǎng)噴漿加固。為根除隧道兩端路基凍害，還對(duì)進(jìn)出口段路塹內(nèi)道床下路基土質(zhì)徹底換填，增設(shè)了防寒保溫排水溝。

關(guān)角隧道的施工前后歷時(shí)30多年，除停工的13年外，正式開(kāi)挖建設(shè)5年半，而整治病害耗時(shí)9年多，可見(jiàn)隧道地質(zhì)構(gòu)造之復(fù)雜、氣候條件的惡劣和病害的嚴(yán)重。

新關(guān)角隧道，作為西格(西寧-格爾木)鐵路二線工程的控制性工程，于2007年11月6日全面開(kāi)工， 采用鉆爆法施工，全長(zhǎng)32.645公里，由中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，新關(guān)角隧道設(shè)計(jì)為兩座平行的單線隧道，設(shè)計(jì)速度為每小時(shí)160公里，兩線間距40米，均位于直線段上共設(shè)置了10座斜井(合計(jì)15.253公里)及9.8公里的平行導(dǎo)坑輔助正洞掘進(jìn)，建設(shè)總工期為5年。

截止2014年4月，該隧道進(jìn)、出口標(biāo)段(中鐵隧道局施工)掘進(jìn)已經(jīng)完成，正在施工整體道床。關(guān)角隧道建成后將使既有線路縮短36.837公里。

青藏鐵路西寧至格爾木段增建第二線工程關(guān)角隧道工程施工標(biāo)段位于既有青藏鐵路天棚至察汗諾車站區(qū)間，增建二線線路跨布哈河、魯茫曲于青海南山山前新設(shè)天峻站后以32.605公里的隧道穿越青海南山(隧道進(jìn)口軌面高程為3380.75，出口軌面高程為3324.05)，延肯德隆溝接入察汗諾。線路在此段一次取直，區(qū)間長(zhǎng)度39.084公里，廢棄了既有關(guān)角隧道，新建關(guān)角隧道為兩座平行的單線隧道。隧道進(jìn)口端里程為DK280+570，出口端里程為DK313+195。

規(guī)模:隧道全長(zhǎng)32.605公里/座(雙線分離式直線隧道)。

設(shè)計(jì)單位:由中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)

施工單位:中鐵隧道局，中鐵建十六局

設(shè)計(jì)速度:160km/h

隧道有效凈空面積:42.04平方米

工期狀況:于2007年11月6日全面開(kāi)工，竣工工期調(diào)整為2014年12月31日。

施工方法:鉆爆法施工，位于直線段上共設(shè)置了10座斜井(合計(jì)15.321公里)及9.8公里的平行導(dǎo)坑輔助正洞掘進(jìn)

2011年9月1日，世界高海拔第一長(zhǎng)隧--關(guān)角隧道進(jìn)口段1號(hào)斜井與2號(hào)斜井I線正洞順利貫通。

2012年10月18日，鐵總(原鐵道部)決定由中鐵隧道局增援6號(hào)斜井。

2013年4月8日，8號(hào)斜井與7號(hào)斜井Ⅱ線貫通。

2013年11月21日，Ⅰ線7號(hào)斜井與6號(hào)斜井貫通，中鐵隧道局完成增援任務(wù)。

2014年4月15日15時(shí)16分，隨著青藏高原東北緣關(guān)角山深處鳴起兩聲炮響，由中國(guó)中鐵隧道集團(tuán)和中國(guó)鐵建十六局集團(tuán)共同鏖戰(zhàn)近7年的世界最長(zhǎng)高原鐵路隧道--青藏鐵路新關(guān)角山隧道雙線正洞全線貫通。

全長(zhǎng)32.645公里、雙線雙洞的關(guān)角隧道是青藏鐵路西(寧)至格(爾木)鐵路增建第二線工程的控制性工程，十六局集團(tuán)承建進(jìn)口段17.372公里，中鐵隧道局承建的出口段全長(zhǎng)15.273Km。管段工程、水文地質(zhì)極其復(fù)雜，不僅存在連續(xù)砂層段、長(zhǎng)大段巖溶、斷層，而且地下涌水量之大極為罕見(jiàn)，全管段日涌水最大可達(dá)32萬(wàn)立方米 。

關(guān)角隧道共分成10個(gè)斜井(中鐵隧道局施工7-10號(hào)斜井，中鐵建16局施工1-6號(hào)斜井)和進(jìn)(中鐵建16局施工)出(中鐵隧道局施工 )口正洞作業(yè)區(qū)施工。最長(zhǎng)斜井2808米，其余斜井均在千米以上，平均坡度11%。這種長(zhǎng)距離大水量持續(xù)反坡隧道施工排水技術(shù)目前為國(guó)內(nèi)外首例。建設(shè)者們?cè)谛本畠?nèi)每300米設(shè)置雙連拱式固定泵站，兩個(gè)洞室相互連通，一個(gè)洞室作為沉淀池，另一個(gè)洞室安裝經(jīng)過(guò)比選的大功率進(jìn)口水泵，實(shí)現(xiàn)接力排水，曾創(chuàng)下了一個(gè)斜井日排水量超17萬(wàn)立方米的國(guó)內(nèi)高原鐵路隧道建設(shè)新記錄。

與此同時(shí)，建設(shè)者們結(jié)合出水特點(diǎn)，靈活運(yùn)用帷幕注漿、徑向注漿、頂水注漿等施工工藝，并采用了馬麗散、高分子材料(HCH-Ⅰ型高分子水膠固結(jié)材料、跨越2000HCH-Ⅲ型無(wú)機(jī)堵漏材料和跨越2000型錨噴搶險(xiǎn)材料)、水泥漿、水玻璃、氯化鈣等材料，合理控制漿液凝固時(shí)間，嚴(yán)格控制注漿范圍，確保了注漿止水效果，對(duì)保護(hù)高原地下水起到了重要的作用。

關(guān)角隧道正洞進(jìn)口有550米的風(fēng)積砂層段，覆蓋層2-23米，如此長(zhǎng)距離連續(xù)、淺埋風(fēng)積砂層段施工在國(guó)內(nèi)尚屬首次。建設(shè)者們?cè)谑┕ぶ薪Y(jié)合以往短距離砂層施工經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)不斷的施工實(shí)踐及摸索，采用五臺(tái)階+擴(kuò)大拱腳與臨時(shí)橫支撐方案施工，開(kāi)挖后立即鋪設(shè)孔隙為1.5毫米的篩子網(wǎng)片，防止貧水區(qū)風(fēng)積砂的滑溜;超前支護(hù)采用管棚+導(dǎo)管注漿支護(hù)，并嚴(yán)格控制安全步距。經(jīng)過(guò)一年多的施工，安全優(yōu)質(zhì)地完成了主洞Ⅰ、Ⅱ線550米長(zhǎng)貧水區(qū)風(fēng)積砂層施工。出口段通過(guò)大小不等斷裂帶10條，和一個(gè)向斜，其中一級(jí)區(qū)域性深大斷裂二郎洞斷裂帶(F3)最為發(fā)育，未來(lái)還有發(fā)生中強(qiáng)地震的可能，圍繞其組成的斷層束長(zhǎng)達(dá)2355m。其余均為二級(jí)區(qū)域斷裂及刺激斷裂(f)，出口段Ⅳ級(jí)以上圍巖占77.715%。7號(hào)斜井獨(dú)頭掘進(jìn)長(zhǎng)達(dá)4620m。

2014年3月20日，由中鐵十六局集團(tuán)一公司承建的青藏鐵路西格二線控制性工程關(guān)角隧道4號(hào)斜井與5號(hào)斜井Ⅱ線實(shí)現(xiàn)零誤差貫通。至此，由中鐵隧道局和中鐵建十六局承建的標(biāo)志著世界高海拔第一鐵路長(zhǎng)隧Ⅱ線全線貫通。

關(guān)角隧道4號(hào)斜井地處富水段，平均海拔超過(guò)3600米，日排水超過(guò)5萬(wàn)立方米，施工過(guò)程中，為降低斜井排水壓力，改善洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境，降低施工風(fēng)險(xiǎn)，項(xiàng)目部堅(jiān)持"以堵為主，限量排放"的原則，累計(jì)進(jìn)行了675米的帷幕注漿和150米的徑向注漿施工，并在部分地段采用了馬麗散以及高分子組合材料等進(jìn)行注漿止水施工，并取得多項(xiàng)科研成果。

歷經(jīng)6年艱苦鏖戰(zhàn)，隧道施工安全通過(guò)軟弱圍巖段和富水區(qū)，Ⅱ線于20日貫通并實(shí)現(xiàn)自然排水，為下步整體道床施工贏得了時(shí)間，為年底順利通車的目標(biāo)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

新關(guān)角隧道全線貫通

據(jù)中央政府門戶網(wǎng)站報(bào)道:2014年4月15日，中鐵建十六局員工在青藏鐵路新關(guān)角隧道全線貫通后慶祝。當(dāng)日16時(shí)，隨著青藏高原東北緣關(guān)角山深處鳴起兩聲炮響，由中國(guó)中鐵隧道集團(tuán)和中國(guó)鐵建十六局集團(tuán)共同鏖戰(zhàn)近7年的世界最長(zhǎng)高原鐵路隧道--青藏鐵路新關(guān)角隧道雙線正洞全線貫通。"關(guān)角"藏語(yǔ)意為"登天的梯"。新關(guān)角隧道最高海拔3497.45米，全長(zhǎng)32.645公里，是青藏鐵路西(寧)格(爾木)二線控制性工程。隧道位于青海省天峻縣和烏蘭縣境內(nèi)的關(guān)角山，青藏鐵路天棚站至察汗諾站之間，設(shè)計(jì)時(shí)速160公里。正式運(yùn)行后，列車穿越關(guān)角山將由現(xiàn)在的2小時(shí)縮短為20分鐘。

青藏鐵路從內(nèi)地通往拉薩，經(jīng)過(guò)青海省境內(nèi)的關(guān)角山，為了縮短火車在關(guān)角山上盤(pán)山行駛的時(shí)間，一條新的關(guān)角鐵路隧道從2007年底開(kāi)工穿山而過(guò)。它是中國(guó)目前在建的高海拔第一長(zhǎng)隧，平均海拔3600米，隧道長(zhǎng)32.6公里。

老關(guān)角隧道洞內(nèi)軌面最高處海拔3692米。由于地處高海拔地區(qū)，氣候寒冷，空氣稀薄，年平均氣溫0℃，最低溫度為零下37.5℃，四季飄雪，長(zhǎng)冬無(wú)夏，即使在七八月份隧道內(nèi)還必須穿棉衣。隧道附近氣候變化劇烈，一日之內(nèi)經(jīng)常是幾度雨雪，施工及運(yùn)營(yíng)管理均很艱苦。隧道地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，通過(guò)11個(gè)大斷裂層，含有大量泥灰?guī)r、高嶺巖、蒙托石等膨脹性巖層，多次塌方。在隧道掘進(jìn)中還遇到大量涌水，最大時(shí)涌水量達(dá)10000立方米。這些特殊情況給施工帶來(lái)很大困難，再加設(shè)計(jì)改為電力牽引，隧道凈空需增高0.55米，必須落底補(bǔ)加邊墻基礎(chǔ)，更增加了施工難度。

新關(guān)角隧道地處高寒缺氧、人煙稀少、自然環(huán)境極其惡劣的青藏高原，平均海拔為3500米，建設(shè)難度大，且面臨著圍巖變形失穩(wěn)、突泥涌水、施工通風(fēng)等諸多工程技術(shù)難題，特別是嶺脊灰?guī)r地段的涌水處理及石炭系板巖地段大變形的控制技術(shù)為關(guān)角隧道的最大難點(diǎn)。關(guān)角隧道采用動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，該隧道目前共有36個(gè)施工工作面，中鐵一院的配合技術(shù)人員隨時(shí)在各個(gè)工區(qū)間進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘。

關(guān)角隧道屬世界高海拔最長(zhǎng)隧道，是國(guó)內(nèi)第一長(zhǎng)隧。隧道結(jié)構(gòu)為兩條分離式單線隧道組成，全長(zhǎng)32.46雙公里。關(guān)角隧道地質(zhì)之復(fù)雜，隧道施工中必須經(jīng)過(guò)地質(zhì)斷層和二郎洞斷層束素有隧道建設(shè)史上的地質(zhì)博物館之稱。它的建成將證明我國(guó)邁入世界高海拔特長(zhǎng)大隧道行列國(guó)家之一。

在關(guān)角隧道的建設(shè)中曾創(chuàng)下了多個(gè)第一:在關(guān)角隧道10個(gè)斜井施工第一個(gè)開(kāi)挖到井底實(shí)施正洞施工的，在關(guān)角隧道施工中第一個(gè)開(kāi)始隧道混凝土襯砌工序的，在高原隧道中第一個(gè)使用中隔板通風(fēng)技術(shù)解決洞內(nèi)施工環(huán)境的。