377公里、253座桥、159座隧道…这条高铁为什么这么难?
时间:2022-07-07 06:53:38 来源:科普之家 作者:瞭望智库 栏目:头条 阅读:16
2010年12月22日10时18分,4806次列车从湖北恩施火车站首发,向东飞驰。就此,“筑路禁区”的魔咒被打破,“蜀道难,难于上青天”的历史被改写,我国高速铁路网成功穿越天险挺进巴蜀。
这条铁路,正是当时有着“中国建设难度最大铁路”之称的宜万铁路。
2010年12月22日,首发列车经过宜万铁路巴东火车站。图 | 郝同前 新华社
宜万铁路全长377公里,东起湖北宜昌东站,西止重庆万州站,共设有13个车站,是我国铁路路网“八纵八横”的主骨架之一,是我国高铁路网“四横四纵”中最长“一横”沪汉蓉高速铁路的重要组成部分,也是我国西部地区东向出海的陆路大通道。
这样一条不足400公里的铁路,让国人悬悬而望了百年,正式重启修建后又耗时长达7年,背后都有哪些故事?
1
一条铁路搞倒了一个王朝
“这里的山路十八弯,这里的水路九连环……弯弯环环,环环弯弯,都绕着土家人的水和山”,山歌唱出了恩施的秀美山河,也道出了当地水陆不通的困境。
在23900平方公里的恩施大地上,横亘着武陵山、巫山、大娄山三条山脉,在318国道建成通车之前,巴东的长江水路是恩施进入四川,连接宜昌、武汉,走向外面世界的唯一通道。
修建一条铁路,成了恩施人民的心愿。
其实,早在一百多年前,铁路建设大军就试图打通这片“铁路禁区”,修建著名的川汉铁路,而宜万线正是其中的一部分。
清朝末年,康有为、梁启超等有识之士首次提出兴修川汉铁路的构想。1903年,为推行“新政”,清朝政府允许招商局集商股,成立铁路、矿务等公司,新任四川总督的锡良趁此机会奏请自办川汉铁路,并于次年成立了“川汉铁路公司”。
1909年,刚刚主持修建完京汉铁路的詹天佑带领人马集结宜昌,动工兴建宜昌至秭归一段。
该路段自宜昌沿长江北岸,经小溪塔、雾渡河、大峡口、香溪至秭归,全长160公里。沿线山峦起伏,崇山峻岭,施工异常艰难,是川汉铁路修建的最大瓶颈,也是宜万铁路的前身。
铁路开工后,饱受路塞之苦的四川人民踊跃参与,全段铁路筑路工人最多时超过了4万人。仅用一年,由宜昌铁路坝至小溪塔长7.5公里的路基便基本完工。
就在建设如火如荼之际,1911年4月,清朝政府与英法德美四国签订了借款筑路合同,宣布铁路废除商办,收归国有,出卖路权,借债修路。川汉铁路的建设进程被中断。
清政府的“卖国行为”激起了四川人民的强烈不满,在“川汉铁路完了!四川也完了,中国也完了!”的呼声下,1911年6月保路运动爆发。
这场轰轰烈烈的爱国行动并没有成功挽回川汉铁路,却推动了武昌起义的爆发,点燃了辛亥革命的导火索,被史学界称为“一条路搞倒了一个王朝”。
辛亥革命后,为了落实孙中山的《实业计划》,川汉铁路修建计划再次被提及,随后东段汉口至长江埠开工。但彼时,国内军阀混战、经济萧条、筹款困难,再加上随后的抗日战争,铁路修建进展得异常缓慢。直到1942年,川汉铁路的成渝路段也只完成了39%。
新中国成立后的1964年,一场涵盖中国中西部地区13个省、自治区,涉及大规模国防、科技、工业、电力和交通的“三线建设”拉开序幕。铁路建设成为建设中的先行军,川汉铁路再次被关注。
但是,“当年的国家收入只有400多个亿,用在基建的费用高达170个亿。要拨出20个亿来修宜万铁路,当时国力上是不行的。”
1995年3月7日,真正的转折点到来了。
中央接到了来自恩施土家族苗族自治州人大代表向兴平的议案,她联合63位人大代表表达了对重启宜万铁路的期盼。
经过铁道部多次的可行性勘察研究,2001年,宜万铁路项目被正式纳入“十五”计划。2003年12月1日,这条在当时被视为“中国地质条件最为恶劣的铁路”,正式破土动工,在恩施奠基开建,百年梦想将成真。
2
选最难的那条线
宜万铁路是我国第一条高风险山区铁路,位于鄂西、渝东山区,处于多种地质构造的交汇点,这造就了其沿线多高山、溶洞、地下暗河,在修建的过程中需时时面临滑坡、坍塌等地质灾害的考验。宜万铁路也被称为“集西南山区铁路艰险之大成”,建设条件之“艰、难、险”,在我国铁路建设历史上,仅有“天路”川藏铁路可以与之相提并论。
一辆动车经过宜万铁路湖北利川市汪营段。图|图虫创意
最初,为了避开这些危险地段,宜万铁路考察过沿长江北岸和沿清江两大线路。
一条是沿清江,自宜昌,经恩施、利川至万州;一种是沿长江,自宜昌,经秭归、奉节到万州。
但两条线路皆没有被采用。
清江是长江的一级支流,发源于恩施利川,一路向东,几乎与长江平行,其河谷地势低缓,相对开阔,线路坡度较小,不仅便宜施工,还能大大增强铁路运输的能力。
但相对容易的“清江线路”之所以被放弃,源于保护自然的需求。
“清江线路”所经地区是鄂西、渝东的边远山区,自然生态受人类活动的干扰、破坏较少。2003年,铁路勘察人员在清江实地考察时,便为眼前的“八百里清江画卷”所倾倒,他们在惊叹之余也心生忧虑,一旦沿着清江修铁路,这片自然美景必然会遭到无法挽回的破坏。
而“长江线路”被放弃,除了水土保持和环境保护的因素,时任铁四院宜万铁路设计总体负责人的胡子平表示,“从所搜集的资料来看,沿江地带密布着大大小小的滑坡、岩堆等不良地质带,施工成本不见得能节省多少,沿江筑路与国道相隔太远,对地方经济的拉动也不足。”
清江一景。图 | 新华社
由此,中国铁军毅然放弃舒适线路,选择了艰难的“穿山”方案。
“走山还是走水”有了定夺,但面对“修隧道还是修桥”,中国铁军又陷入两难境地。宜万铁路线路需要跨越长江,到底是修建过江隧道,还是架桥过江?
除了资金和建设难度,保护动物成为了铁路建设者们考虑的关键因素。
1999年,宜昌葛洲坝下游80公里江段发现了鲟种的唯一产床,此后,该江段被确认为中华鲟繁殖地。每年的5.6月份,国家一级重点保护动物中华鲟都会到达宜昌江段,一直待到10月初至12月初产卵过后,再回到海洋。
如果在此江段修建过江隧道,施工爆破和建成营运所带来的震动与噪声必然会惊扰中华鲟的繁殖洄游。为了守护濒危的中华鲟,铁道部组织170多名专家进行了长达4天的激烈讨论,最终选择了“架桥过江”的方案。
为了更好达成“保护中华鲟,爱护母亲河”的心愿,专家们先后三次实地踏勘,大桥设计六易稿件,新增隔震支座、环境监理、专门运输弃渣的船只……只为将对中华鲟的影响降到最低。
在青山绿水间修铁路,在珍稀野生动物栖息地修铁路,中国铁军选“难”不选“易”,既是对大自然的敬畏,也是对自身实力的自信。
3
253座桥梁,159座隧道
选择了“啃硬骨头”,自然就面临更多的困难。
宜万铁路全长377公里,其中,桥梁和隧道的总长度达到278公里,占全线长度的74%,而隧道中又有70%位于石灰岩地区。铁路工作者们在崎岖的武陵山脉中架起了253座桥梁,在无数个变幻莫测的溶洞中穿凿了159座隧道,堪称“桥隧博物馆”。
图 | 新华社
隧道是难点,因为在建设过程中,要面对山体中大量存在的溶洞、软土、断层破裂带、煤系地层及瓦斯和高地应力等地质,以及由此引起的突水、突泥、滑坡、崩塌、顺层等灾害。
宜万铁路的隧道难到什么程度呢?
在中国铁路建设史上,因为宜万铁路,岩溶隧道地质灾害级别首次被研究划分,隧道工程也首次有了风险等级划分。
在宜万铁路的隧道施工工程中,隧道主管总工程师苗德海带领其团队,综合分析隧道区域的导水断层规模、汇水面积、暗河发育程度等六大因素,判定发生突水突泥的几率、规模和危害程度,并按灾害规模,将岩溶隧道地质灾害级别划分为A级(大于1000立方米/小时)、B级(100立方米/小时~1000立方米/小时)、C级(小于100立方米/小时)。
根据岩溶隧道地质灾害级别评估风险,他们进一步将含有 A、B、C级地质灾害的隧道分别确定为高、中、低风险隧道,依次按I、II、III级风险进行管理。
宜万铁路全线159座隧道中,有8座按I级风险管理,26座按II级风险管理,其他按III级风险管理。这样的等级划分,有助于帮助建设、设计、监理、施工各方明确各自对不同风险等级的隧道管理职责、分工、管理内容和手段,将责任踏踏实实地落到个人,落到实处,也为之后的隧道建设提供了管理规范。
除了等级划分的首创,宜万铁路在管理、施工、技术等多个方面都实现了中国乃至世界铁路建设史上的首创。
针对宜万铁路的复杂地质,为了更好应对具体工点、部位岩溶及岩溶水的复杂性、多样性和无规律性,宜万铁路首次规范了超前地质预测预报,确定了“以地质分析为基础,物探先行,钻探确认”的预测预报原则,研发了“全覆盖、有重点、无盲区”的组合式超前钻探技术。
该钻探技术采取1个长度60米的钻孔宏观控制,6个长度30米的钻孔重点跟踪异常区,多个长度4米至6米的钻孔进一步微观确定,运用“长中短组合式”钻探方法,可以准确探明隧道周围一倍洞径范围内的岩溶发育情况。
同时,宜万铁路的建设者们还采用了实时动态定位、大比例尺航空摄影等先进技术,更加精确地勘探和测量地质。
中国科学院和中国工程院的院士们就此评价:以宜万铁路为依托形成的深埋岩溶地区铁路隧道修建配套技术,整体上达到国际先进水平。
4
艰难治水路
宜万铁路建设者们在“治水”上的首创贡献,也值得一提。
水虽柔,却可穿石。苗德海表示,“当在一些大溶洞里建隧道时,可能隧道上方有两三百米高的水,顶头压着。所以做隧道,岩层再硬也不怕,最怕的反而是最软的‘水’。”
宜万铁路自开工起,在隧道建设中就面对着高压富水充填溶腔“突水”的难题——在施工中突然大量涌出地下水的现象。
高压富水充填溶腔的充填物一般为水、泥、砂及块石,而溶腔与地下暗河相通,有丰富的地下水补给源,最终会形成势能、动能巨大的泥水混合体,风险极大。
*全长不到7公里的白云山隧道,中铁十八局铁军凿了两年才掘通。其进口的3个溶洞分别达到了29米、300米和320米的长度,最大涌水量达到每天42.7万吨。
*位于全线最高点的齐岳山隧道,耗费了中铁十二局整整六年的时间。
齐岳山隧道需要通过15条断层、3条暗河,施工揭示溶腔138个,实测水压最高达2.3MPa,这样大的压力,足以将水从地面送到100层的高楼。在整个施工过程中,隧道先后突泥突水38次,5次被突水淹没,最长的一次淹了1374米,中铁十二局抽了2个月的水。
*位列全线八大风险隧道之首,有宜万铁路“卡脖子工程”之称的马鹿箐隧道,自2004年6月开工到2009年顺利贯通,更是经历了包括19次特大突涌水在内的多次大型灾害事故。
2006年1月21日,马鹿箐隧道打通时,洪水突然汹涌而出,在隧道口掀起比隧道还高的大浪,水域达10米宽。数十米长的钢轨像树枝一样被冲走,并堆叠在了一起,停放在洞内重达30吨的工程车也被冲到了1公里外,11名筑路工人被泥水吞噬。
2008年4月11日下午,马鹿箐隧道进口泄水洞内一施工设备突然倒塌,5名工人进入洞内抢修时,被瞬间发生的涌水淹没,十几万立方米的涌水最终导致4人死亡,1人失踪。
*全长3400多米的龙麟宫隧道,开挖揭示各类溶腔80多个,其中超大溶腔2个,一号巨大溶腔到目前为止,依旧是我国铁路修建史上最大的隧道溶腔,高约220米,长约120米,宽约60米,回填了40多万立方米的土石。
频现的突水事故,给建设者们的生命安全带来了极大的威胁,也拖长了工期。为了更安全地修建铁路,铁路建设者们纷纷发力,2008年11月10日,一个名为“复杂岩溶隧道释能降压”的方案出台了。
这个方案的关键,是给山体里的水清除掉通道上的阻碍,降低水压,然后让它按照规划好的路线排出,重新回到大自然。施工要点是:探介质、锁边界、选时机、精爆破、严监控、畅排放、细处理、勤检查。
对高压富水溶腔,用钻孔排水的方法降低溶洞水压,或者将排水洞接通溶洞排水,对淤泥型溶腔,则采用钻孔与爆破结合的方法,消除施工风险。针对溶腔内水和充填物释放状况,技术人员还会制定回填护拱法、清方置换法和超前预加固法等配套处置方法组织施工。
“复杂岩溶隧道释能降压”方案,全面攻克了隧道穿越高压富水断层、高压富水充填溶腔设计、施工的世界级难题。
安全风险解除了,宜万铁路建设开启了加速模式。
2009年12月10日,长约10公里的齐岳山隧道成功全线贯通,建设它花了六年时间,坐火车通过则只需要5分钟。至此,宜万铁路全线的高风险隧道全部贯通,开始进入铺轨阶段。
5
路达则福至
2010年12月22日上午10点18分,一声声由远及近的火车奏鸣响彻鄂西群山,宜昌、恩施、重庆三座城市紧密相连,鄂渝川20多万平方公里地区铁路建设的空白被填补。
宜万铁路共投资225.7亿元,平均每公里耗资约6000万元,路段造价创下中国之最,要知道青藏铁路平均每公里只花2900万元。它也是中国修建得最慢的铁路,5万多人修了7年。
付出是巨大的,收获也是巨大的。
最直观的影响,就是出行便利了。对于恩施的土家族苗族儿女而言,宜万铁路的开通为他们打开了鄂西、渝东封闭已久的“山门”,给了他们一个摆脱山水羁绊,去往更开阔世界的机会。
从前,从恩施到宜昌走318国道,需要10个小时,宜万铁路开通后仅需2个小时。“蜀道难,难于上青天”已成历史,现在“宜万只需半日还”。开通时,宜万铁路设计的最高时速为160公里,是当时除动车组之外的最高时速。
2014年7月1日,宜万铁路迎来高铁动车组列车,沪汉蓉东西走廊正式成为“快车道”;2020年7月1日铁路调图后,经停宜万铁路的高铁动车组通达全国200多个城市,北京、上海、广州、深圳等多个一线城市均可当日到达,沿线城市顺势融入“10小时城市圈”。
2020年底,中国铁路武汉局集团有限公司宜昌车务段统计,过去10年时间里,宜万线恩施州境内的利川、恩施、建始等车站累计发送旅客5073.8万人次。
路一通,不仅恩施儿女出得去,外面的人也进得来。
过去受制于交通的不便,大峡谷、腾龙洞等一批国际级旅游景点及资源深藏在恩施。宜万铁路通车后,恩施大峡谷、土家女儿会、恩施玉露茶三张恩施旅游名片享誉海内外。
2010年,恩施州的旅游人数是1080万人次,总收入是55亿元。到了2019年,仅1月到7月,恩施州累计接待游客数量便达近5000万,旅游综合收入超过了336亿元。
除了旅游资源,恩施的铁、银、煤、天然气等矿产资源也十分丰富,铁路开通后的10个月时间里,全州便引进了5家世界500强企业,20多家国内500强企业,还有40多家上市公司和行业领军企业,招商引资实际到位资金高达74亿元人民币。
宜万铁路还为沿线城市带去发展机遇。偏居一隅的宜昌一举跃升为湖北省省域副中心城市,综合实力仅次于武汉。被视为“重庆第二大城市”的万州也坐上了经济发展的快车,并有效带动了周边的云阳、开州、忠县、梁平等区县共同发展。恩施州8个国家级贫困县(市)也相继摘掉贫困帽,改写千百年来“绝对贫困”的历史。
现在,距离宜万铁路开通运行,已经过去11年。随着我国铁路网的日趋完善,随着高铁动车的一次次提速,我们早已习惯“早上东湖听波涛,晚上重庆吃火锅”的快捷高铁生活。
宜万铁路自建设之日起就担负着完善沪汉蓉快速大能力运输通道、加快川渝鄂地区经济增长、推进西部大开发战略的实施和促进民族团结等深重意义。
其建设难度之大、建设过程之艰,已经在中国铁路建设史上,留下了铿锵的一笔。
参考资料:
1.四川保路运动:一条铁路搞倒了一个王朝|杨甜子,《扬子晚报》,2011年9月16日
2.宜万铁路的科技传奇:突破一个个“禁区”|梁晓莹,《湖北日报》,2010年8月18日
3.避免搅扰中华鲟 宜万铁路放弃过江隧道方案|施勇峰、施友谊,新华网,2002年4月2日
4.宜万铁路穿重山|荆楚网,2010年11月26日
5.破宜万隧道难题 圆国人百年梦想|《人民铁道》,2012年9月27日
6.挺进百年禁区——中铁十八局集团宜万铁路建设纪实|姜书范、丁万斌,《建筑》,2006年第14期
7.宜万铁路高风险岩溶隧道应对措施|申志军,《铁道标准设计》,2010年第8期
8.宜万铁路,恩施的希望之路——专访恩施土家族苗族自治州州委书记肖旭明|许鑫,《中国民族》,2011年第12期
9.5万建设者奋战7年 宜万铁路通车117分钟:体验恩施到宜昌的高速度|《楚天都市报》,2010年12月24日
10.纪录片《大揭秘|世纪圆梦宜万铁路》
文丨谢芳 瞭望智库观察员 何思妍(实习生)
本文为瞭望智库原创文章,如需转载请在文前注明来源瞭望智库(zhczyj)及作者信息,否则将严格追究法律责任。
来源:瞭望智库
本文链接:https://www.bjjcc.cn/kepu/43499.html,文章来源:科普之家,作者:瞭望智库,版权归作者所有,如需转载请注明来源和作者,否则将追究法律责任!
下一篇:哈利波特为什么在槲寄生下接吻?