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为了建造世界最深高铁站,长城脚下一天要炸十几次

科普小知识2022-07-11 15:29:59
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暑假快到了,八达岭长城挤满了游客。恐怕很少有游客知道,就在八达岭长城世界文化遗产核心区下方,将于2019年底开通的北京至张家口高速铁路干线上最长的隧道正在建设中。这个隧道不是用目前流行的盾构机建造的,而是用爆破法建造的,甚至一天“爆破”十几次!

哦,这真是一只“狮子在窝里”!7月的一天,记者戴上安全帽和防护面罩,走进地下102米的神秘建筑工地,寻找答案。

为了建造世界最深高铁站,长城脚下一天要炸十几次

建筑面积为36000平方米

这个巨大的地下迷宫将是世界上最深的地下高速火车站,也是亚洲最大的地下车站。乘客将在地下100米处换车。

我一进入隧道入口,柴油和硫磺的刺鼻气味就扑面而来。在昏暗的灯光下,京张高速铁路新八达岭隧道的施工现场就像一个巨大的迷宫,十字路口纵横交错,七扭八拐。不时会有3米高的大型挖掘机、2米高的叉车和载有各种材料的小卡车经过。要不是每个路口上方都挂着小管井的标签,我恐怕真的会迷路。

记者采访的隧道数量也达到了两位数。以前没有哪个隧道见过这么多岔路口。为什么新八达岭隧道的洞穴如此复杂?

“京张高速铁路新八达岭隧道不仅是全线最长的隧道,而且隧道内还设置了八达岭长城站。因此,隧道内不仅要修建三层地下结构,还要修建78个大小洞室,共88种断面类型。洞库交汇点密集,八达岭长城站成为中国最复杂的地下洞库站。”中国铁路第五局华北司令部司令陈彬说。

新八达岭隧道全长12.01公里,位于北京市昌平区南口镇至延庆区,是京张高速铁路的重点控制工程。这条隧道与地面的距离在最浅的地方只有4米,但在最深的地方有432米。

隧道内的八达岭长城站,建筑面积3.6万平方米,轨道距离地面102米,建成后将成为亚洲世界上最深、最大的山区地下火车站。根据设计,车站自下而上分为三层地下结构,即站台层、入口层和出口层(设备层),保证进出车站的乘客不会相遇,客流更加顺畅。

乘客进出这么深的车站方便吗?安全能得到保证吗?

“虽然你在地下100米处换车,但乘客进出车站非常方便和安全。”中铁五局京张高速铁路项目部副经理戴龙镇表示,该站采用了多种创新设计,首次采用了分层通道的形式,实现了进出站客流完全分离,出入口布局均衡。长自动扶梯和倾斜电梯等先进设备将首次用于将乘客垂直提升至62米。八达岭长城站将成为中国客运电梯最大的高速铁路地下车站。更重要的是,该站首次采用环形救援走廊设计,将辅助施工和竣工时废弃的斜井“变废为宝”,变成永久性的救援走廊,使该大型地下车站具备了在紧急情况下快速救援而不出现死角的条件。

每天高达2米

每天至少排水10个标准的8道游泳池

走在隧道里,我不时看到一些工人用电动齿轮打磨挖掘机的铲子,到处都是火花。从事隧道施工20年的杨家川指着一排光滑的铲尖无奈地对自己笑了笑:“挖了这么多年的隧道,这个地方真是最难啃的地方!看这个铲齿。挖掘周围的岩石只需要一个月打磨一次。现在它需要在7到10天内被磨碎!”

隧道就是用石头“打智慧和勇气”,八达岭隧道就是“硬骨头”。

2016年4月15日施工的第一天,项目部发现铁锹落下时“获奖”。"挖掘机一挖好,我们就知道施工难度至少会增加一倍。"中铁五局京张高速铁路项目部项目经理蒋思表示,根据勘察设计,八达岭隧道主要集中在二、三级围岩,每天可推进至少6至8米,但一旦钻孔,这里的围岩至少有4至5米。“每次爆破后,必须架设钢架、钢筋网和喷射混凝土。这个过程很复杂,操作时间必须加倍。最大挖掘时间为每天2米。”

事实上,北京至张家口高速铁路八达岭隧道的建设面临着“三山”。

地质复杂,容易坍塌。八达岭隧道位于地质断层构造发育的地区。隧道穿越两条断层,具有岩爆、湿陷性黄土、软岩大变形等高风险地质。属于风险等级极高的建设项目。任何粗心都会导致崩溃。

地形起伏很大。隧道穿越杜军山,两边高中间低,地形起伏很大。一方面,进入隧道施工主战场的斜井断面太小,宽7.5m,高6.5m,无法容纳大直径盾构掘进机;另一方面,斜井在进入隧道施工面之前,必须跟随山体边坡的走向,经过一个大转弯。

“1号斜井转弯超过80度,2号斜井转弯超过135度。盾构机是一个数百米甚至数千米的庞然大物,在如此小的区域内不能以如此大的角度转弯。因此,这条隧道只能爆破。”戴龙珍说道。

从地下涌出的水经常发生。地下建筑最害怕遇到地下河流或地下水。气枪钻井过程中突然涌水,不仅会淹没机器设备,影响人身安全,还会因水压过高而导致坍塌。然而,八达岭隧道施工区的地下水深度因地形起伏和季节不同而有很大差异,一个“大喷泉”会突然冒出来。正常日涌水量接近19,000立方米,相当于一天排出10个标准八通道游泳池的蓄水量,更不用说日最大涌水量高达56,000立方米。

“正因为建筑环境非常复杂,这里的隧道建设不仅需要大胆创新,还需要技术创新。”据戴龙珍介绍,项目部采用纳米喷射混凝土提高初期支护强度,特别是在大跨度过渡段,创造了“销”形局部开挖方法,采用超前顶孔、分层开挖、预留核心、锁键、高性能混凝土一次浇筑,为今后大跨度隧道爆破施工提供了新的智慧。

已经进行了4500多次爆炸。

“长城脚下爆破”采用精密微爆破新技术。每次爆破相当于在长城上踩一脚。

”过了一会儿发生了“小爆炸”。你应该听从指示,在隧道的角落里等着。”戴龙珍的声音没有落下。在100米外的隧道里听到了一声长长的刺耳的哨声。

原来爆破小组已经埋好雷管,开始离开现场,只留下爆破工张雪华。张雪华吹响了哨子,慢慢地将导火线放下掩体。这个高大强壮的男人挥手喊道:“小心脚下,迅速撤离!”

14时38分,施工人员聚集在距爆破点200米的掩体内。最初,风声和枪声、车轮声和机器声都在一个嘈杂的隧道里,一片寂静。

" 5,4,3,2,1 ... "“嘭”一声巨响在耳边炸开,冲击波将身体狠狠压下,心脏仿佛要跳出胸腔。过了很久,一片灰尘从洞里飘了出来。

“这是68公斤火药的小爆炸。我们还有200多公斤的大爆炸。影响更令人震惊!”张雪华安慰记者说,“但别担心,剂量是严格控制的。我们应该注意工人的安全,也应该保护我们祖先留下的财富。”

张雪华的财富是长城。京张高速铁路八达岭隧道一次两次平行穿越八达岭长城。它离有着100年历史的京张铁路的青龙桥站只有4米远。如此多的“国宝”积累给工程建设带来了挑战,更不用说紧张的施工进度和繁重的任务。11个工作面同时工作,每天至少拍摄13-4次,每次必须组织人员和设备撤退。如何既能避免爆破集中引起周围文物的共振和扰动,又能避免爆破间隔过大而影响施工进度?

精密微喷减少振动。据报道,传统的爆破技术冲击速度快,破碎感强。当在地下100米处操作时,对长城的干扰类似于汽车空转时玻璃窗的振动。然而,精确的电子雷管减震爆破施工技术可以将爆破振动的振幅和分贝降到最低。当冲击速度控制在0.16厘米/秒左右时,每次爆破相当于在长城上踩一脚。

静态微爆破减少干扰。在仅4米深的青龙桥站下,约40米的隧道施工是在气枪打出的洞内放入特殊膨胀剂,使岩石缓慢支撑并开裂,然后人工开挖并机械推进,以最大限度地保护具有100年历史的京张铁路不受地下施工的干扰。

即使附近没有文物,八达岭隧道的爆破也会带来很多挑战。大量的洞穴导致大量的小空间爆炸。洞穴之间最窄的地方只有2米厚。如果爆炸失败,就意味着隧道坍塌。一方面,项目部采用预应力锚固技术,提高软弱岩层的稳定性,避免岩层错位;另一方面,在使用电子雷管减震的同时,还专门成立了一个监测小组,实时监测爆破震动速度,减少施工对山体的扰动。

“从今年春节后开始施工到7月27日,隧道已经爆破4500多次,数据正常。我在八达岭长城亲身体验过。我真的没感觉到它在地下爆炸。我现在很期待看到高铁穿过长城!”张雪华说。