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風火山隧道(Fenghuoshan Tunnel),位於中國青海省玉樹藏族自治州治多縣中部,為青藏鐵路的控制性工程之一。風火山隧道於2001年10月18日動工建設,於2003年7月29日完成主體工程;於2006年7月1日投入使用。
風火山隧道全長1338米,海拔5010米,洞內為單線鐵路,設計速度100千米/小時,為世界上海拔最高的凍土鐵路隧道。[1]
建設歷史
1961年至2001年期間,凍土觀測員在風火山一帶總共採集1200萬個數據;隧道建成之後,數據數量達1571萬個。
2001年10月18日,風火山隧道正式破土動工建設。2002年10月19日,風火山隧道工程完成主體貫通。2003年7月29日,風火山隧道完成二次襯砌,隧道主體工程竣工;11月11日,風火山隧道完成鋪軌。
2006年7月1日,青藏鐵路開通運營,風火山隧道隨即投入使用。2015年7月19日,風火山隧道內開始更換無縫鋼軌。
隧道位置
風火山隧道位於中國青海省玉樹藏族自治州治多縣中部風火山,屬於青海可可西里國家級自然保護區內,處於青藏高原腹地,在崑崙山與唐古拉山之間,北距青藏鐵路二期工程格拉段的起點格爾木市350千米。
風火山隧道為單洞穴隧道,進出口均設計有明洞,洞門形式採用斜切式結構,隧道結構為複合式襯砌,採用複合式內外五層先後施作的支護襯砌結構形式,隧道橫截面為五心圓拱牆形式。
建築參數
風火山隧道全長1338米,鋪設有一條單線軌道;進口軌面海拔4905米,最大埋深100米、最小埋深8米,進口35米、出口23米,進口300米為4‰下坡段、其餘線路均為14‰下坡段。
建築設施
風火山隧道兩側設電纜槽以及保溫排水溝,利用多層防水保溫結構控制隧道內部環境。
運營情況
截至2016年7月1日,風火山隧道開通10年安全運送進出藏旅客超過1億人次,輸送物資超過5億噸。
建造難題
風火山隧道地處風火山埡口,該區域高寒缺氧、氣溫低、晝夜溫差大,平均海拔約4900米,年均氣溫零下7攝氏度,寒季最低氣溫達零下41攝氏度,空氣中氧氣含量只有平原地區的50%左右,比人類生存極限低0.13千帕,被喻為「生命禁區」。隧道洞身全部位於凍土、凍岩中,地質岩層複雜,集飽冰凍土、富冰凍土、裂隙冰、泥砂岩等惡劣地質環境於一體,為青藏鐵路全線施工難度最大的工程,需解決凍土熱熔等多種技術難題。
科技創新
風火山隧道工程主要創新技術有:高原多年凍土隧道施工制氧、供氧技術。研製建成風火山隧道制氧站,氧氣產量大於每小時20立方米,氧氣濃度達到92%以上;提出了隧道掌子面彌散式供氧和隧道氧吧車供氧的新方法。
研製SDTK-100型高原隧道專用空調機組使隧道內的溫度控制在正負5攝氏度之間,保證掌子面的凍土熱擾穩定及混凝土施工質量。
首次研究高原多年富冰凍土、凍岩條件下隧道濕噴混凝土施工技術及工藝,研製低溫早強抗凍複合型速凝劑,使噴砼在負溫下迅速凝結硬化,達到抗凍臨界強度。
研究總結了多年富冰凍土淺埋段開挖、支護成洞施工技術。
首次採用「防水板+隔熱層+防水保護層」防水保溫結構形式,沿隧道全長全斷面鋪設,形成隧道二次襯砌完全和地層隔離;保溫複合結構的「無釘法鋪設」施工新工藝,確保隧道內不滲不漏。
研究低溫耐久性混凝土施工技術,解決低(負)溫條件下混凝土硬化初期不被凍壞,且強度持續增長的難題;取得一整套在嚴酷條件下混凝土施工方法及養護工藝。首次研究高原多年凍土隧道施工機械設備選型、合理配套技術及維修保養方法,為風火山隧道建成提供保障。
通過對溫度、壓力、變形、凍融圈等施工信息的監測,根據數據指導施工,保證風火山隧道施工質量的控制,提出一套高原多年凍土隧道信息化施工方法以及工藝。首次採用鹽水水炮泥封堵炮孔的技術措施,達到降低工作面溫度和降塵的效果。
科研成果
2005年,《世界第一高隧—青藏鐵路多年凍土帶風火山隧道施工技術》獲國家科技進步二等獎。
截至2006年1月,風火山隧道是青藏鐵路全線6個科研試驗段之一,有部級以上科研項目7個,外聯科研項目18個,是青藏線科研項目最多的高原凍土隧道。
榮譽表彰
2002年,風火山隧道工程為「2002年公眾關注的中國十大科技事件」之一。
2004年,風火山隧道工程被評為「世界海拔最高隧道」,收入吉尼斯世界紀錄。
2007年,風火山隧道工程獲第七屆中國土木工程詹天佑獎。
價值意義
風火山隧道是青藏鐵路的重難點控制性工程,其貫通標誌着青藏鐵路建設取得重要進展。(人民網 評)
視頻
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參考文獻
- ↑ 世界海拔第一高隧——風火山隧道貫通 ,中國政府網,2006-01-02