新闻资讯

30000座隧道的诞生!中国人的穿山之路!

字号+ 作者: 来源: 2020-10-24 19:33:49

  当我们站在秦岭   7座超过10km的隧道   在我们脚下   贯穿群山   其中   最长的公路隧道长达18km   如果以70km/h的限速行驶   需要在地下穿行15分钟才能通过   当我们站在贵州   超过1...

  当我们站在秦岭

  7座超过10km的隧道

  在我们脚下

  贯穿群山

  其中

  最长的公路隧道长达18km

  如果以70km/h的限速行驶

  需要在地下穿行15分钟才能通过

  当我们站在贵州

  超过1400座隧道

  在我们脚下

  几乎将贵州全省打穿

  其中

  从贵州通往广州的贵广高铁

  857km的里程中

  有一半以上都在地下穿行

  这已经不是一条传统认知中的铁路

  分明是一条跨省“地铁”

  而当我们放眼全中国

  你可能更是无法想象

  在960万平方千米的大地之下

  超过35000座、总长约37000km

  接近赤道长度的隧道

  正在日夜通行

  为南来北往、东西穿梭的客货洪流

  构建起一个极为便捷的超级通道网

  而且

  这些隧道的绝大部分

  都集中建成于

  改革开放后的短短40多年

  目前总里程高居世界第一

  从黄土高原

  到太行山区

  从青藏高原

  到天山山脉

  隧道

  正在改变着

  这个山峦遍布的国家

  中国人

  究竟是如何挖穿

  这一条条山岭的?

  01

  隧道的诞生

  中国的隧道

  样式多种多样

  它们或傍山而过

  上方构筑顶棚

  形成“明洞”

  或挂于峭壁

  每隔一段开出“天窗”

  形成挂壁公路

  或顺着山坡盘旋

  时而隐没,钻入山中

  时而出露

  形成天梯一般的盘山道

  但是更多时候

  它们都隐伏于山体之中

  只露出窄窄的出入口

  洞门

  一般的洞门

  墙体直立、造型粗犷

  “豪华”的洞门

  则在两侧增设立柱

  形成柱式洞门

  美观且稳定性更强

  与环境融合最好的则是

  削竹式洞门

  好似一段竹竿

  被沿着山坡顺势切削

  造型干净利落

  还有一种更为特别的造型

  它们分布在高铁隧道的洞口

  呈向外敞开的喇叭口状

  当列车高速通过时

  被推挤的气流会产生强烈的冲击压

  会引发噪声、造成乘客身体不适等问题

  而喇叭口状洞门

  则可以起到缓冲作用

  当我们经由洞门

  进入隧道内部时

  则是畅通无阻的通道

  无论它是漆黑一片

  抑或灯火通明

  这些隧道畅通的背后

  实则经历了数次“变身”

  首先

  人们通过凿孔爆破和挖掘

  掏空山体

  凿出一条通道

  拥有数条“手臂”的凿岩台车

  如“三头六臂”般在洞内钻凿孔眼

  以便安放炸药

  精密控制的“爆破”

  可以按照预设的轮廓炸开岩体

  炸后的岩壁可谓是相当平整

  爆破开挖之后

  岩体出现空洞

  地层容易进入不稳定状态

  随时可能垮塌

  于是第二次变身立即开启

  即安全支护

  在过去

  人们使用木材或者钢材

  直接支撑起挖空的隧道

  后来发明了巧妙的新工艺

  工人们先在隧道岩体中打入锚杆

  再布设一圈钢筋网

  最后喷射一层混凝土

  这样便可以控制四周岩体的变形

  从而起到支护作用

  1970年代

  这种方法开始传入中国

  并在中国隧道建设中广泛使用

  当然

  除了稳定岩石结构

  隧道内还需要布设一道隔水层

  用于防水

  最后

  第三次变身登场

  人们在隧道内架起一座“模板车”

  再在壁面与“模板车”之间灌注混凝土

  有如在模具中浇铸金属一般

  加固支护的同时

  还能保证壁面整齐平顺

  这便是“二次衬砌”

  再辅以通风和照明等必要设施

  一座完整的隧道

  才得以诞生

  隧道

  连通起大山两侧的世界

  促进了彼此的沟通和交流

  以1950年代修建的宝成铁路为例

  北接陕西宝鸡,南连天府成都

  是沟通西北与西南的第一条铁路干线

  全线80%都是崇山峻岭

  借着304座隧道

  这条铁路通道才得以穿越秦岭山区

  改变了蜀道难的局面

  但是

  受限于当时的技术水平

  宝成铁路沿线的隧道长度大都小于1000米

  最长的隧道也不过2300米

  一座接一座的短小隧道组成了壮观的隧道群

  而列车只能在隧道与展线组成的

  “盘山铁路”上缓慢爬升

  运行速度和运输效率都远远不够

  所以

  我们需要更长

  甚至超长的隧道

  02

  长、更长、超长

  1950年代

  当时中国最长的铁路隧道是

  凉风垭隧道

  全长4270米

  到了1960年代

  驿马岭隧道突破7000米

  1988年

  14295米的大瑶山隧道正式通车

  成为中国第一条超过万米的铁路隧道

  而且曾是

  最长的已建成双线电气化隧道

  进入新世纪

  乌鞘岭隧道的长度

  直接突破20000米

  截至2019年

  中国铁路隧道达到16084座

  总里程超过18041千米

  同时单座隧道的长度

  已经突破32000米

  而公路隧道

  也已经达到19067座

  总里程超过18966千米

  其中秦岭终南山隧道

  长达18020米

  是目前最长的公路隧道

  长隧道乃至特长隧道的出现

  让原本弯弯绕绕的山路

  得以“拉直”

  人们不再需要大量盘山、展线

  而是直接从山脚一洞贯穿

  以青藏铁路为例

  1970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4200米的老关角隧道

  再盘山而下

  用时需要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分钟便可以穿越

  并且避开了暴风雪等恶劣天气

  这些长隧道、特长隧道

  又是如何修建的呢?

  一般的隧道

  会从两端向中间同时掘进

  但对于长隧道

  继续采用这样的方式

  效率就会变得非常低下

  于是

  人们将长隧道分割为若干个短隧道

  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

  施工人员及设备

  便可以通过横洞进入主洞施工

  当隧道的埋深较大时

  则可以在隧道上方的地层较薄处

  开挖与地面连通的坑道

  若坑道沿着侧上方延伸

  是为斜井

  若坑道沿着竖直方向

  则为竖井

  有了横洞、斜井、竖井

  隧道施工面的数量大大增加

  效率也得以快速提高

  但是当出现更加复杂的情况

  我们还需要一个更加高明的帮手

  平行导坑

  顾名思义

  这是一条与主洞平行的先导洞

  先于主洞开挖

  既可以为主洞提前探路

  探明前方的地质情况

  还能利用横向通道与主洞连接

  每个通道可以增辟两个工作面

  极大地加快施工进度

  在个别情况下

  一些平行导坑也会成功“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

  成千上万座长隧道

  终于有了建设的可能

  但是

  中国的地质条件如此多样

  地下工作环境又极为复杂

  隧道建设者们必须想尽办法

  破除前方的一切障碍

  03

  难关

  2008年8月8日

  举世瞩目的北京奥运会正式开幕

  千里之外的澜沧江畔

  名不见经传的大柱山隧道

  恰巧也在同一天开工

  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

  隧道才得以贯通

  挖掘一条隧道

  为何会历时12年之久?

  想回答这个问题

  需要放眼整个中国

  这里地形地貌多样、地质成因复杂

  在这样的土地上修建隧道

  建设者们将遭遇各种难题

  在黄土高原

  这里地表残破、沟谷纵横

  而且黄土质地松软、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

  想要在松软黄土中

  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

  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

  而峰峦起伏的地下

  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

  所以钻遇溶洞、暗河时

  涌水、涌泥屡见不鲜

  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

  堵塞隧道长达177米

  有时

  隧道还遇有大溶洞

  此时需要进行跨越处理

  以川黔铁路的瞎子河隧道为例

  为了通过一个巨大的溶洞

  建设者们只好在溶洞内

  建设起一座长达27.7米的桥梁

  “洞中建桥”可谓超越想象

  在青藏高原

  这里平均海拔超过4000米

  高寒缺氧,气候恶劣

  隧道结构中的水分

  在低温时固结成冰,体积膨胀

  随着气温升高

  冰化成水,地层坍缩

  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

  防水措施尤为重要

  同时为了减小环境温度对隧道的影响

  在隧道结构中

  还会增设保温层

  2002年贯通的

  青藏铁路昆仑山隧道

  地处海拔4600多米的多年冻土区

  为了建造适应高寒区的隧道结构

  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

  而且

  在缺氧的高海拔地区

  他们还需要配备供氧设备

  相较于分布集中的

  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

  尤其是地下水丰富地区的断层

  岩层破碎、极易透水

  施工难度极大

  人称“烂洞子”

  以大柱山隧道为例

  隧道全线需要穿越6条主要断层

  其中一处燕子窝断层

  仅仅156米的距离

  却耗费了26个月之久

  平均每天仅能掘进20厘米

  而且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

  硬是在半山腰造出了

  一条人工瀑布

  复杂的地质条件

  不光带来工程技术的挑战

  洞内恶劣的工作环境

  同样考验着每一位建设者

  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

  当然

  隧道越掘越深

  空间也越发隐蔽

  再加上施工、运输等产生的粉尘

  严重污染了洞内的空气

  此时通风设备同样必不可少

  还有

  川藏铁路的桑珠岭隧道

  洞内温度可以达到89.3℃

  建设者们必须用冰块来降温

  总而言之

  想要在中国的山地修建隧道

  凡此种种都不可避免

  而人们唯一能做的便是

  “神来杀神,佛挡杀佛”

  为了冲破重重难关

  工程师们不断革新技术

  同时也研发了各种新型设备

  其中最值得一提的当属

  隧道掘进机

  它们如同巨型怪兽

  可以长达数百米

  一个标准足球场都无法安放

  作业时旋转坚固的爪子(刀盘)

  将前方岩石挖掘下来(旋转)

  相较于其他机械

  其挖掘速度大幅提升

  可谓是目前机械化程度最高的

  隧道挖掘设备

  目前

  中国已经自主研发了

  “月城凉山号”

  “彩云号”等隧道掘进机

  而且越来越多的自主化设备

  正在成为中国隧道机械化施工的有力武器

  这就是

  中国人的穿山之路

  凝聚着无数工程师的智慧

  也凝结了无数建设者的辛劳

  无论是青藏高原

  还是云贵高原

  它们与太行山同框

  与江河为伴

  与长城共舞

  隧道

  正在帮助我们突破地形限制

  快速连接中国的各个角落

  2010年

  隧道穿越嘎隆拉雪山

  3年后墨脱公路通车

  中国最后一个不通公路的墨脱县

  终于成为了历史

  目前在建中的亚洲第一长隧

  高黎贡山隧道

  全长34.5千米

  建成后大理至瑞丽的通行时间

  将缩短一半以上

  2020年9月底

  川藏铁路全线获批

  21座4000米以上的雪山沿线坐落

  其中雅安至林芝段

  规划隧道72座,总长838千米

  占到全长的83%

  有如穿越横断山区和青藏高原的“地铁”

  未来将成为继青藏铁路后

  第二条进藏天路

  就这样

  超过37000千米长的隧道

  正在穿越这片土地

  未来隧道的长度

  还将继续增长

  若干年后

  我们回顾历史

  一定会记起这一段

  中国隧道建设的黄金时代

  数十年如火如荼的隧道建设

  连接了这个国家

  连接了14亿人民

  连接了现在与未来

  本文创作团队

  撰文:艾蓝星

  专家审核

  中南大学土木工程学院 王树英 教授

  重庆大学土木工程学院 周小涵 博士

  来源:星球研究所

【编辑:苑菁菁】

转载请注明出处。

1.本站遵循行业规范,任何转载的稿件都会明确标注作者和来源;2.本站的原创文章,请转载时务必注明文章作者和来源,不尊重原创的行为我们将追究责任;3.作者投稿可能会经我们编辑修改或补充。

相关文章
  • 中小学教师发展最新“大数据”:面对生命威胁...

  • 美国加州将根据ICU可用容量执行最新“居家...

  • 今别月宫去 采得月壤归

  • 嫦娥五号携带月壤起飞 实现中国首次地外天体...

  • 大批候鸟飞越中俄边境南迁:中国觅食区不断扩...

  • 湖北表扬281名“最美个体工商户”:以爱心...

  • 每个人都应警惕!冬季,此事不可大意

  • 黎智英被控欺诈还押 明年4月再讯

广告位招租