簡介
關角隧道屬世界高海拔特長隧道,是國內第一長隧,隧道結構為兩條分離式單線隧道組成,全長32.46雙公里。關角隧道地質之複雜,隧道施工中必須經過地質斷層和二郎洞斷層束素有隧道建設史上的地質博物館之稱。它的建成將證明我國邁入世界高海拔特長大隧道行列國家之一。
在關角隧道的建設中曾創下了多個第一:在關角隧道10個斜井施工第一個開挖到井底實施正洞施工的,在關角隧道施工中第一個開始隧道混凝土襯砌工序的,在高原隧道中第一個使用中隔板通風技術解決洞內施工環境的。
修建背景
青藏鐵路從內地通往拉薩,經過青海省境內的關角山。關角山海拔4000~4500m,相對高差大於500m,關角山海拔3847米,由於地處高海拔地區,氣候寒冷,空氣稀薄,年平均氣溫0℃,最低溫度為零下37.5℃,四季飄雪,長冬無夏,即使在七八月份隧道內還必須穿棉衣。
為了縮短火車在關角山上盤山行駛的時間,一條新的關角鐵路隧道從2007年底開始修建。
新關角隧道地質構造複雜,通過11個大斷裂層,含有大量泥灰岩、高嶺岩、蒙托石等膨脹性岩層。隧道地處高寒缺氧、人煙稀少、自然環境極其惡劣的青藏高原,平均海拔為3500米,建設難度大,且面臨著圍岩變形失穩、突泥湧水、施工通風等諸多工程技術難題,特別是嶺脊灰岩地段的湧水處理及石炭系板岩地段大變形的控制技術為關角隧道的最大難點。關角隧道採用動態設計,該隧道共有36個施工工作面,中鐵一院的配合技術人員隨時在各個工區間進行現場踏勘。
修建歷史
老隧道
隧道1958年開工建設,1961年3月因故停工。
1974年10月復工,由原鐵道兵承擔施工。打開封閉13年的洞口,只見洞內積滿了水,拱頂坍落、邊牆倒塌、廢碴很多。指戰員們克服艱難險阻,歷時一年半,共清出棄碴雜物近50000立方米,接著開始掘進上導坑。
1977年6月16日完成主體工程,同年8月15日鋪軌通過隧道。
1978年隧道通車後,發現整體道床開裂上臌,不到兩年道床抬高達300毫米,水溝破裂,邊牆脫落變形,拱頂裂紋掉塊,局部邊牆侵限等病害,威脅行車安全。
1983年5月,整治病害後,1984年年底又發現未換仰拱地段的整體道床陸續裂紋上臌,兩軌面水平誤差達60毫米並發現拱頂掉塊,邊牆開裂,牆腳疏鬆脫落等病害。經多方調查論證,查明道床上臌是因為隧道底部地層中含有大量遇水膨脹的綠泥岩、蒙托石等。
1990年拆除上臌地段的整體道床,增加鋼筋混凝土仰拱,鋪設軌枕板。同時拆除部分邊牆,再次進行襯砌後壓漿補強,對部分邊牆拱頂進行小錨桿掛網噴漿加固。為根除隧道兩端路基凍害,還對進出口段路塹內道床下路基土質徹底換填,增設了防寒保溫排水溝。
新關角隧道
作為西格(西寧-格爾木)鐵路二線工程的控制性工程,於2007年11月6日全面開工,採用鑽爆法施工,全長32.645公里,由中鐵第一勘察設計院集團負責設計,新關角隧道設計為兩座平行的單線隧道,設計速度為每小時160公里,兩線間距40米,均位於直線段上共設定了11座斜井(合計15.26公里)及9.8公里的平行導坑輔助正洞掘進,建設總工期為5年。
截止2010年4月,該隧道進口標段完成正洞掘進19.52公里,占設計長度的29.9%。關角隧道建成後將使既有線路縮短36.837公里。
青藏鐵路西寧至格爾木段增建第二線工程關角隧道工程施工標段位於既有青藏鐵路天棚至察汗諾車站區間,增建二線線路跨布哈河、魯茫曲於青海南山山前新設天峻站後以32.605公里的隧道穿越青海南山(隧道進口軌面高程為3380.97,出口軌面高程為3323.58),延肯德隆溝接入察汗諾。線路在此段一次取直,區間長度39.084公里,廢棄了既有關角隧道,新建關角隧道為兩座平行的單線隧道。隧道進口端里程為DK280+570,出口端里程為DK313+175。
2010年年8月,關角隧道全面完成局指揮部下達的施工生產任務指標,完成619米,是計畫610米的101.5%。其中,10號斜井西寧方向Ⅰ、Ⅱ線分別完成103.5米和103米成洞,首次在關角隧道實現單口掘進雙百米成洞,在青藏鐵路西格二線關角隧道建設中又一次創下第一。
2011年9月1日,世界高海拔第一長隧--關角隧道進口段1號斜井與2號斜井I線正洞順利貫通。
2011年10月26日,媒體報導工程院院士王夢恕表示,因為斜頂之間的平道沒有打通,新關角隧道湧水很厲害,現在的工作就是在抽水,不抽水的話就會前功盡棄,每個月光抽水費就需要500萬元。並且預算和設計不足,人力成本和材料成本的不斷上升也使得預算超標。新關角隧道在半年前就已經停工。
關角隧道的施工前後歷時30多年,除停工的13年外,正式開挖建設5年半,而整治病害耗時9年多,可見隧道地質構造之複雜、氣候條件的惡劣和病害的嚴重。