图为中铁二十二局技术人员在查验隧道衬砌质量检测信息线路。 受访者供图
科技日报记者 矫 阳
近日，新建银（川）西（安）铁路跨董志塬区域，全长6.78公里的上阁村隧道贯通。
上阁村隧道，最高含水率33%、纵坡25‰、最大埋深102米、出口最浅仅6米，为全线一级风险隧道，也是国内首座穿越最湿黄土稀泥的高铁隧道。
特殊地理构造让施工风险极高
银西高铁经毛乌素沙漠边缘，由南向北穿越世界规模最大的黄土塬董志塬，是国内首条修建在黄土层最长段落的有砟高速铁路。
董志塬，是黄土高原最大的一块原面，号称“天下黄土第一原”。丘陵、髙塬沟壑纵横，黄褐铍褶，是我国湿陷性黄土分布的主要地区之一，湿陷厚度为10—33米。
“上阁村隧道所处地质孔隙潜水明显，广泛分布于黏质黄土地层中。”中铁二十二局集团有限公司（以下简称中铁二十二局）项目部经理魏绍刚说，这样的地理特性，导致地质围岩极易渗水、软化变形、突发坍塌，以及地表沉陷、地下水流失等。
特殊的地理构造，使上阁村隧道施工风险极高。魏绍刚说，隧道通过第四系黄土，堪称稀泥，含水率超高，高达33%，隧道开挖时极易发生沉降、变形，甚至出现突水、涌泥等灾害，并易发生多次坍塌，被称为“雨里挖掘、泥里支护，在淤泥里打隧道”。
攻克罕见工程建设“拦路虎”
业内专家表示，上阁村隧道地处的深厚富水黄土国内外罕见，是一道世界级工程难题，要面临软塑性黄土地区、穿越富水地层基底降排水、基底加固困难等三大挑战。
一般隧道地质含水率低于20%，一旦超过24%就严重影响施工。资料显示，在含水率超过24%黄土层建隧道，最低月进度仅0.6米。
如何在黄土厚度深数百米，地层含水率极高的黄土稀泥里建高铁隧道？
面对三大挑战，中铁二十二局项目部成立技术小组，在建设单位的组织下，召集设计、监理单位及有关专家联合攻关。
上阁村隧道出口段隧道埋深6至14米，埋深浅。受长段落浅埋慢坡以及黄土垂直节理发育等影响，围岩易出现变形、掉块，地表易产生沉降变形的工程病害。建设者通过对现场地质条件深入研究，经过反复比选，最终确定了采取洞内帷幕注浆的超前加固方案。
针对富水地层基底降排水和基底加固困难的挑战，建设者连续攻坚克难。开展深孔地表注浆施工技术研究，总结形成了注浆浆液材料、注浆孔布置间距等注浆参数成果，将31%的地层含水率降至22%；采取基底袖阀管注浆加固技术进行基底加固处理等技术手段，攻克了多项难题。
填补隧道修建技术6项空白
“为同软弱松散的黄土斗争，不到7公里的隧道，竟设了4处斜井共10个作业面。”魏绍刚说，其中，单个作业面进尺仅200多米，可见这种黄土多么难“啃”！
历经1370天的艰苦努力，这座穿越世界最厚黄土塬的隧道终于胜利贯通，为银西高铁后续线上施工扫除了障碍。
建设单位银西铁路公司认为，上阁村隧道建设中的多项创新成果，都是隧道施工建设的首创，攻克了深厚富水黄土隧道安全修建技术难题。
这些创新成果包括：首次系统开展了基础理论研究，揭示了深厚富水黄土地层的水稳性特征，为隧道设计和工程建设奠定了基础；首次提出了最佳矢跨比仰拱型式，提升了深厚付汇黄土隧道仰拱的抗隆起能力；首次采用了“防结晶、可维护”排水系统设计，有效解决了隧道排水系统运营期堵塞难题；首次研发了地表垂直深孔袖阀管精准靶向注浆技术，显著提高了地层注浆加固效果，实现了深厚富水黄土地层加固后月度80米以上施工效率，缩短了工期；首次采用了自主研制的隧检车，对全线隧道衬砌质量进行“全覆盖、全方位”检测，彻底消除了隧道衬砌质量缺陷；首次创建了隧道衬砌质量检测信息平台，实现了隧道衬砌质量全寿命周期的信息化管理。
“上阁村隧道建设研究成果填补了国内外隧道修建技术6项空白，极大提升了我国铁路隧道整体修建水平。”银西铁路公司专家表示。
银西铁路正线长618公里，设计速度为250公里每小时，是国家《中长期铁路网规划》中“八纵八横”高速铁路主通道之一，也是《“十三五”现代综合交通运输体系发展规划》“福银通道”重要组成部分。这条线路于2015年12月31日开工，计划2020年年底建成通车，届时，银川至西安将由现在的14小时缩短为3小时左右。
