穿越当金山高寒缺氧区

    通讯员  张  雷

    日前，随着两根长约500米的铁轨在甘肃省阿克塞县接轨点顺利安装，标志着敦（煌）格（尔木）铁路铺轨工程全面完成。

    敦格铁路穿越当金山，全长约616.79公里，连接青藏铁路与兰新铁路，是丝绸之路经济带的重要交通大动脉。当金山隧道全长20.1公里，是全线重点控制性工程，由中铁十七局施工。

    施工中，中铁十七局大力进行科技创新，攻克高寒缺氧等难题，创造了我国隧道独头掘进最长施工纪录，成为全线唯一一家捧回中国铁路兰州局集团“兰铁建设杯”大奖的单位，并获得中华全国铁路总工会火车头奖章。

    通风供氧保安全

    当金山隧道工地的空气含氧量只有平原地区的56%，比青藏铁路沿线地区的空气含氧量还低。

    当金山地区平均海拔3300米，冰雪期长达9个月。当地人说：“抬头不见鸟，低头不见草；风吹石头跑，六月穿皮袄。”

    受地形影响，当金山隧道采用钻眼爆破、独头掘进方式进行开挖。如何快速通风降尘，成为摆在中铁十七局建设者面前的一大难题。

    2013年开工伊始，中铁十七局多次组织科技攻关，同时邀请国内通风专家指导，研究出“三阶段通风法”，将独头通风、接力通风、巷道式通风等多种方法相结合，在当金山打造了“天然氧吧”。

    “我们采取系列措施，实现了快速通风降尘，提升了空气含氧量，为当金山隧道建设者提供了良好作业环境。”项目负责人介绍，当金山隧道通风距离堪称全国之最。

    他们采用“反井法”打通了442米深的通风竖井，相当于向地下插入了直径3米、接近东方明珠塔高度的“吸管”。这是该方法在铁路领域的首次使用，为创造独头掘进8528米的全国施工纪录提供了有力保障。

    实践证明，此方法无人下井，安全系数高、施工速度快、井壁光滑稳定，达到良好通风效果。

    走进当金山隧道工地，可以看到10余台大功率风机运行，数条螺旋风管从洞口一直绵延至掌子面。

    在距离隧道掌子面十几米的“吸氧处”，氧气瓶和氧气包整齐地摆放着，不时有工人坐下吸氧休息。

    “我们采取24小时四班倒工作制，缩短了工人在洞内施工时间，确保了建设者身体健康。”该项目安全员宋维龙介绍。

    科技攻关保质量

    “俗话说，隧道施工‘怕软不怕硬’。坚硬岩石地质，使用钻爆法能够快速推进，结构也相对稳定。但是，当金山隧道围岩就像酥心饼干一样酥脆。”在作业面跟前，技术员何健抓起一块岩石，用手一攥，便成了粉末。

    为此，项目开展系列科技攻关。2017年10月，该项目主持的“单线单洞高原特长隧道修建及运营保障技术”课题，被列为甘肃省重点研发项目。

    为快速穿越断层，项目确定了“快挖、快支、快封闭”的施工原则，缩短工序之间的衔接和等待时间，支护、衬砌、仰拱等快速闭环成型，保证了隧道结构的稳定性。

    由于普通“台阶法”开挖无法满足出渣需求，项目探索应用“微台阶”法与“预留核心土”法，通过在掌子面开挖上下相差1米至2米的台阶，并预留掌子面核心岩石，既方便出渣，又确保岩体稳定。

    2018年7月，当金山隧道成功穿越云母和石英岩遍布、长达825米的F5断层，创下国内隧道穿越断层最长纪录。

    智慧工地保效率

    “洞内含氧量19%，注意组织工人休息和吸氧。”在当金山隧道2号斜井，现场负责人陈风标向洞内作业人员发出指令。

    该项目在施工区域设立了4个气象监测站，并辅以手持测氧设备搭建了环境监测系统。管理人员可通过电脑和手机APP实时掌握现场空气温度、含氧量、风速、风向等数据，随时为洞内作业提供参考。

    仰拱开挖过程中，掌子面四周若干个监测点分别放射出红外线。这是该项目与上海交通大学合作研发的仰拱开挖变形实时监控和预警系统，可以对仰拱变形情况进行实时监测，并在出现变形时发出警报。

    针对单线隧道狭窄、错车困难的实际，项目还建立了一套交通智能和人员定位系统，管理人员可以通过隧道口的电子屏以及手机APP实时掌握洞内人员和车辆位置，并根据实际情况控制洞内的交通信号灯，确保车辆在洞内高效通行。

    2018年8月24日，中铁十七局建设者历经5年艰苦奋战，终于迎来当金山隧道胜利贯通。目前，他们正在进行隧道平导二衬施工、防灾救援风道开挖与支护、救援横通道的开挖与支护等收尾工作。