以科技助推铁路客运专线隧道建设

石家庄至太原铁路客运专线是全国铁路“四纵四横”快速客运网的重要组成部分，该工程于2012年1月11日开工，计划2012年底基本建成，目前工程建设进展顺利，重点控制工程太行山、南梁隧道年内即将贯通。

　　石太铁路客运专线的建设，将显著改善山西交通运输基础条件，大幅度提高铁路客运能力，方便旅客出行；必将拓宽晋煤外运通道，充分释放货运能力，缓解山西铁路运输紧张状况；必将有力地促进山西新型能源基地建设，有力地促进山西、河北两省的经济社会发展和联系，加快融入环渤海经济圈的步伐，实现区域经济的快速繁荣和发展。石太铁路客运专线东起河北省省会石家庄，西至山西省首府太原，全长189.93公里，其中新建铁路长162.473公里，途经鹿泉市、井陉县、平山县、盂县、寿阳县、阳曲县等。

　　石太铁路客运专线是我国第一批开工建设的客运专线，是一条集新技术、新工艺、新设备于一体的跨世纪高新技术系统工程，修建石太客运专线，与既有铁路实现客货分线，新线输送旅客设计时速每小时达250公里，太原至石家庄间的旅行时间缩短至一小时以内，将大大提高与高速公路竞争的能力。客货分线后，可充分释放石太既有线的货运能力，对提高交通运输质量、满足社会发展对运输的需求、推动沿线区域经济以及区域国土开发起到十分重要的作用。

　　石太客运专线专线将建隧道32座，隧道延展长度74.58公里，占新建铁路长度的45.9%。其中，太行山、南梁隧道是该线的重点工程项目。

　　太行山隧道长约27.84公里，设计为双洞两条单线隧道，左线隧道长27.839公里，右线隧道长27.848公里，是目前我国在建高速铁路最长的山岭隧道之一，隧道穿过太行山山脉主峰越宵山。

　　南梁隧道长约11.53公里，其中包括双线隧道长5.315公里；喇叭口过渡段隧道长0.48公里；左单线隧道长5.731公里，右单线隧道长5.743公里。

　　太行山、南梁隧道地质情况复杂，不但要通过4478双延米的膏溶角砾岩及岩溶、岩爆和富水构造带及黏土、新老黄土等特殊地层，而且还相互毗连，两座隧道累计长度接近40公里，需在隧道内进行防灾救援模式、运营通风与防灾通风、火灾预警系统和控制系统等特殊设计。

　　铁三院工程技术人员为保证太行山、南梁隧道工程质量的百年大计，结合工程实际和设计需要，先后对《膏溶角砾岩工程特征及隧道结构与施工安全对策研究》、《客运专线单双线隧道渐变段结构型式研究》、《特长隧道防灾救援、安全疏散及通风技术研究》等课题进行研发，并获准作为2012年铁道部重大科技开发计划项目。

　　《膏溶角砾岩工程特征及隧道结构与施工安全对策研究》，是针对膏溶角砾岩特殊物质结构不良地质条件，解决修建隧道的断面形式、支护衬砌、防排水、结构耐久性、变形基准及基底处理等一系列问题，目前在国内还没有成功的经验可借鉴。

　　膏溶角砾岩物质组成结构是由泥灰岩、硬石膏及石灰岩矿物构成，胶结程度极差，风化酥裂的岩石遇水容易崩解，抗压强度极低，对混凝土结构还存在一定腐蚀性。铁三院坚持以人为本的设计理念，在隧道开挖通过有水膏溶角砾岩地段时，及时做好地质超前预报指导施工。为了满足客运专线隧道内旅客舒适度的要求及工程结构受力的需要，对圆形、马蹄形、椭圆形三种断面型式进行了科学计算、分析对比，提出膏溶角砾岩地层区段隧道的合理断面型式，确保工程施工和运营安全，并根据工程进展情况，开展了现场试验研究及综合分析，使课题研究成果及时服务于工程需要。

　　通过《膏溶角砾岩工程特征及隧道结构与施工安全对策研究》，铁三院掌握了膏溶角砾岩的宏观地质构造和隧道洞身的分布规律、提出膏溶角砾岩的分类、围岩分级和试验方法；确定了在膏溶角砾岩地质条件下修建隧道的合理断面预支护、支护形式、支护参数和基底加固方法；提出膏溶角砾岩特殊不良地质隧道的位移控制基准、施工方法以及隧道结构的安全状态等。完成了《膏溶角砾岩工程特性研究阶段成果报告》、《结构合理断面形式、支护结构及参数优化阶段成果报告》和《现场测试、位移反分析、变形控制基准及结构安全性评价阶段成果报告》，并通过了铁道部科技司组织的专家评审，其中膏溶角砾岩无水地段的研究结果已经应用在太行山隧道动态设计与施工中。

　　南梁隧道与太行山隧道毗连，因受太行山隧道双洞2条单线的影响，线路要在南梁隧道内由35米线间距过渡到4.6米的单洞双线隧道，喇叭口段隧道最大断面为23.3米、高度为16米，开挖面积为300平方米，如此大的铁路隧道断面在国内实属罕见，开挖时易发生坍塌、冒水、冒顶、突泥、断层等事故。为了确保南梁隧道单双洞过渡段支护结构安全、合理和过渡段、小净距隧道施工安全，铁三院工程技术人员进行了《客运专线单双线隧道渐变段结构型式研究》。通过“双连拱”和“超大断面”隧道开挖工艺的对比研究分析，选择以超大断面隧道由双线隧道直接过渡为两条单线隧道，形成了一套完整的铁路隧道单双洞过渡段安全施工方法及工艺设计技术。目前南梁隧道主体工程已基本完成，《客运专线单双线隧道渐变段结构型式研究》阶段成果已经通过了铁道部专家的评审。

　　铁三院在《特长隧道防灾救援、安全疏散及通风技术研究》课题中，提出了“以防为主，防消结合，方便自救，快速疏散”的防灾救援原则，率先在铁路特长隧道内引入“紧急救援站”的设计理念。当列车意外发生火灾事故后不能及时驶出隧道时，列车可停靠在一个疏散条件完善的救援站。“紧急救援站”设有防灾通风设施，满足旅客在隧道内需要的新鲜空气，达到保护旅客、降低事故损失的目的。铁三院开发的《特长隧道防灾救援及安全疏散模式标准》、《特长隧道运营通风及防灾通风技术标准》阶段技术成果，已通过铁道部专家评审，填补了我国铁路特长隧道防灾救援、安全疏散、运营通风及防灾通风等技术领域的空白，为特长隧道的安全设计、运营管理、防灾救援、通风组织等，提供强有力的技术和理论支持。

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