阳城隧道位于陕西省靖边县境内,属于毛乌素沙漠向黄土梁峁过渡地段,全长7108米,最大埋深约213米,为单洞双线隧道。阳城隧道主要围岩级别为IV到VI级,是100%的软弱围岩,被称为软弱围岩的“地质博物馆”。
2015年9月,中铁十七局集团蒙华铁路项目部进场踏勘时,了解到阳城隧道地处区域冲沟发育,沟壑纵横,地质主要以第四系砂质黄土、全风化到强风化白垩系砂岩为主。同时,阳城隧道要反复通过土石分界,是施工的“魔鬼区域”。复杂的地质环境并没有将该项目员工吓倒,他们克服了隧道进洞、斜井挑顶等困难,让阳城隧道在前期的V级围岩开挖中,每月的进尺都保持在70米以上。
随着阳城隧道的掘进,围岩、地质情况却越来越复杂。2016年3月底,阳城隧道掘进到1号斜井洞身段距离正洞约100米处,开挖中遇到富水砂层,出现边墙溜塌、隧底冒水;2016年9月,在1号斜井进入正洞施工160多米后,正洞两个掌子面遭遇土石分界,相似的一幕再次发生……阳城隧道月进尺一下子降到仅有4米,施工几乎处于半瘫痪状态。
为打开施工局面,该项目部邀请到西南交通大学、北京交通大学等10多名专家到现场共同为阳城隧道顺利施工“把脉会诊”。“阳城隧道围岩等级调整为VI级,实属国内罕见!”经过现场多达5次的勘察后,专家们得出一致结论,复杂的地质环境让阳城隧道一跃成为蒙华铁路头号极高风险隧道。
随后,该项目部通过TGP、地质雷达、地质钻孔取芯等多种手段对掌子面进行超前地质预报,确认阳城隧道正在穿越古冲沟,可能是数万年前形成的河床,隧道开挖进入“瓶颈期”。
如何穿越古冲沟段?降低古冲沟围岩内的含水量是关键。该项目部采用超前真空降水、重力式真空降水、超前泄水孔降水等方式降低围岩含水量,通过设置集水井、水沟电缆槽等将水排出隧道外;采用超前水平旋喷桩、帷幕注浆、超前导管注浆、径向注浆等措施,增强围岩的自稳能力;建立完善的信息化监控量测预警系统,提前掌握围岩情况,根据量测数据情况,及时采取措施,保障全员安全……
多种方式的落实落地,不仅提高了让阳城隧道每天的进尺最多可达1.2米,而且在三年的施工中未发生一起安全事故。在全体建设者的共同努力下,成功穿越了长达1166米的稀有古冲沟地质。
阳城隧道的顺利贯通,为蒙华铁路按时通车提供了保证。据悉,蒙华铁路全长1814.5公里,规划设计输送能力为2亿吨,是目前世界上一次建成里程最长的重载铁路和国内规模最大的运煤专线。建成后的蒙华铁路,在完善区域路网布局,促进华中“中三角”地区和长江中游城市群建设与经济发展上具有重要战略意义。