穿越“地質博物館”的新成昆鐵路

60多年前，老成（四川省成都市）昆（云南省昆明市）鐵路的建成書寫了人類征服自然的奇跡。半個多世紀后的2022年6月21日，21世紀的新成昆鐵路核心控制性工程——小相嶺隧道順利貫通，標志著在建新成昆鐵路隧道全線貫通。這不僅是老成昆鐵路傳奇的續寫，更是中國鐵路建設者們又一次對極限的挑戰。

新成昆鐵路建設過程中遇到了哪些地質難題？中國鐵路建設者們又是如何用科技的力量攻克這些難題的呢？

成昆線讀書鋪站是新、老成昆鐵路的交會車站（攝影/羅春曉）

新成昆鐵路上的“攔路虎”

2007年，全長860千米的新成昆鐵路正式開工。新成昆鐵路與老成昆鐵路的走向大致平行，而又截彎取直。隧道，就是“拉直”線路的主要方式。

不論是老成昆鐵路還是新成昆鐵路，鐵路沿線都是山勢陡峭，深澗密布，溝壑縱橫，地形和地質極其復雜，被稱為“地質博物館”，曾被外國專家斷言為“鐵路禁區”。

隧道施工中面臨著涌水、涌砂、塌方、活動斷裂、斷層破碎帶、軟巖大變形、巖爆、高地溫等工程地質難點。

以新成昆鐵路線上最長隧道——小相嶺隧道為例，水害即涌水是建設過程中最大的“攔路虎”，水量之大、風險之高國內罕見。

涌水指的是由于隧道的掘進破壞了含水層結構，使水動力條件和圍巖力學平衡狀態發生急劇改變，以致地下水體所儲存的能量以流體高速運移形式瞬間釋放而產生的一種動力破壞現象。

涌水是隧道施工中僅次于塌方的地質災害之一，水的主要來源有地表水體、溶洞及暗河水、老窖積水或古礦洞積水、含水層及斷層水。

在小相嶺隧道施工過程中，突發涌水情況（攝影/中新社記者? 劉忠俊）

在隧道施工過程中，常常會引起隧道圍巖應力（地下洞室周圍巖石中單位面積上的內力強度）松弛或集中，使圍巖遭到破壞，也會使隔水層的有效保護厚度相應減小，導致圍巖穩定性降低，從而增加隧道涌水的風險。

此外，隧道的涌水量隨地形地貌條件及隧道位置的變化而變化，隧道越長、經過的水文地質單元越多、匯水面積及補給范圍越大，其單位涌水量就越大。

?全電腦三臂鑿巖臺車進行鉆爆作業，實現智能定位和全自動高效智能化鉆孔，鑿巖速度快，安全系數高，爆破效果好（供圖/郭靜）

濕噴機械手，其工作范圍最遠達16米，用于噴射混凝土（供圖/郭靜）

如何攻克難“啃”的硬骨頭

在設計之初，小相嶺隧道即在中部設置了人字排水坡，以應對可能出現的嚴重的涌水問題。施工過程中，建設者們堅持“治巖先治水、治水先泄壓、泄壓先排水”的原則，引進國內先進的全電腦三臂鑿巖臺車、濕噴機械手等大型工裝設備，采取探水、泄水、排水、分水等多種舉措，改善圍巖地質條件，使風險頻率和規模大大降低。通過增設止水墻，將涌水通過橫洞排至自然河道，或者采取加深加寬排水槽的方式，加大排水量，最終“馴服”了涌水。

在隧道開挖過程中，受應力變化（指日積月累有個力一直在變化）影響，山體軟巖容易變形。要解決變形問題，就要給巖體減壓，如圖所示，即需要把隧道斷面擴大，預留出變形空間，建設人員使用鋼制拱架進行加固，將突起的不規則巖石鎖定在拱架上。

?為了不讓隧道壁垮掉，要擴大斷面，提前預留由于重力而下墜的范圍并對其加固（供圖/馬驍）

?巖層在構造運動作用下，因受力而發生彎曲，一個彎曲稱褶曲，如果發生的是一系列波狀的彎曲變形，就叫褶皺（攝影/馬驍）

據統計，小相嶺隧道施工中遇到巖溶暗河，累計涌水量超過2億立方米，相當于15個西湖的水量。而面對每一次突發狀況，建設者們都臨危不亂、迎難而上，用科學方法冷靜應對，使施工得以順利推進。

終于，小相嶺隧道穿越了10條斷層和2條褶曲，洞身穿越了約4.5千米的可溶巖區段，經過2200多天的艱苦奮戰，迎來了全線貫通的勝利。截至目前，新成昆鐵路6段擴能工程中，已有5段建成投運。

知識鏈接

勇闖“鐵路禁區”的老成昆鐵路

20世紀60年代，30多萬名鐵路建設者在中國西南地區的崇山峻嶺間修建起了一條舉世矚目的山岳鐵路——成昆鐵路，在當時開創了18項中國鐵路之最、13項世界鐵路之最，與阿波羅登月、第一顆人造衛星被聯合國并稱為“象征20世紀人類征服自然的三大奇跡”。

老成昆鐵路始建于1958年，1970年全線竣工運營，全長1085千米，是縱貫中國西南、西北地區的交通大動脈。

當時中國的施工和裝備水平相對落后，鋼軌全部靠人工抬運，隧道施工全靠建設者們用大錘、鋼釬一點點鑿孔爆破，即使全天24小時施工，每天掘進仍不足一米……老一輩鐵路建設者們堅持不懈、克服萬難，經過12年的艱苦鏖戰，鑿穿了幾百座大山，修通了427座隧道，架設了991座橋梁，終使難以逾越的天塹變成了通途。

?老成昆鐵路關村壩站（位于四川省樂山市）

新成昆鐵路再次穿越“地質博物館”，預計今年底實現全線貫通。新成昆鐵路全線建成通車后，新老成昆線將客貨分離，時速80千米的老成昆線以貨運為主，時速160公里的新成昆線以客運為主。新老兩條“天塹之路”，將共同助力沿線地方經濟發展，譜寫鐵路建設發展新篇章！