新建大理至临沧铁路位于云南省西南部地区,线路全长202.095km,为国家Ⅰ级电气化铁路,速度目标值为160km/h。全线新建隧道共35座,总长155.692km,占正线线路总长的77.0%。项目于2015年12月开工建设,于2020年12月竣工通车。
大临铁路地处印度板块与欧亚板块碰撞缝合带,区域发育维西-乔后断裂带、澜沧江断裂和南汀河断裂等深大活动断裂带。工程区位于地中海—南亚地热异常带,穿过了苍山、无量山和凤庆-云县-临沧等三个水热活动带。
工程区复杂的地质构造和地热异常区背景,为非煤系地层有害气体的产生、运移和富集创造了有利条件,直接威胁到本线铁路隧道工程的施工安全。针对有害气体的复杂性、危险性、随机性,预测隧道非煤系地层有害气体危险性区域等级,采取相应的综合防治措施,确保隧道施工、运营安全,为大临铁路提前半年开通运营打下了坚实基础。
涉及非煤系地层有害气体风险的隧道共14座,总长104.995km,投资概算为48.23亿元。施工期间,非煤系地层有害气体综合防治增加概算为0.69亿元,设计阶段充分研究及设计,对控制项目投资起到了重要作用。
通过5年建设和2年多运营检验,建设单位、监理单位、施工单位及运营单位一致好评。经2年多的运营考验,本工程使用效果良好。
1、工程达到的功能、性能指标
(1)系统性的研究了本线“生、运、储、盖”条件,开创性的梳理提出了危险性区域等级。
在充分利用既有地质勘察资料基础上,参考国内公路、煤矿、冶金、石油、水电部门关于非煤系地层内有害气体案例,综合分析非煤系地层有害性气体的成因机理,确定危险源,预测各隧道及辅助坑道非煤系地层有害气体危险性区域等级。
(2)总结了一套完整的隧道非煤系地层有害气体综合防治设计对策,系统解决了隧道施工、运营安全风险。
根据隧道非煤系地层有害气体危险性区域等级划分情况,采取超前地质预报、有害气体的监测与检测、施工通风、结构与水气封堵排放预设计、运营期间监测与防护等综合防治措施。
3.总体布局、各专业配置合理性
针对隧道非煤系地层气体的特征,合理的布局科研课题、专利发明等,并合理配置了隧道、地质、电力和机械等相关专业人,圆满完成了本次综合防治工程设计任务。
(1)申报并开展了云南省科技厅社会发展领域重点研发项目《地质灾害预测预报、动态检测和风险评估及工程安全保障技术研究与示范》(2018BC008),针对云南地区地热异常地区隧道工程非煤系地层有害气体进行了专题研究,提出了有害气体危险性评价方法和综合防治方案,为综合防治设计和施工提供了重要的理论指导。
(2)与科研单位(西南石油大学)、施工单位(中铁十局)合作,开展了科研课题项目《铁路隧道非煤系地层有害气体区段施工关键技术研究》(中国中铁股份有限公司科技开发计划2018-引导-45),对超前地质预报、防突、监测、施工通风和消毒等关键技术进行研究和实践,解决了多个施工难题,规避了多个风险因素。
(3)在设计过程中积极创新,目前获得授权实用新型专利2项,2项发明专利正在审查中,科技创新成果在现场施工过程中得到成功应用。
3、低碳性
存在非煤系地层有害气体风险的隧道,电源及机械设备要求应参照《铁路瓦斯隧道技术规范》执行,配置双电源,尽量减少碳排放。运营期间充分利用自然风、列车活塞风等,减少机械通风数量。
4、数字化水平及其他计算机辅助设计的应用水平
采用自动化纵断面设计程序,绘制超前地质预报纵断面设计图;采用隧道设计程序绘制风机安装、防气等复合式衬砌;大幅提高纵断面设计精度及速度。