关角隧道

简介

关角隧道属世界高海拔最长隧道，是国内第一长隧。隧道结构为两条分离式单线隧道组成，全长32.46双公里。关角隧道地质之复杂，隧道施工中必须经过地质断层和二郎洞断层束素有隧道建设史上的地质博物馆之称。它的建成将证明我国迈入世界高海拔特长大隧道行列国家之一。

在关角隧道的建设中曾创下了多个第一：在关角隧道10个斜井施工第一个开挖到井底实施正洞施工的，在关角隧道施工中第一个开始隧道混凝土衬砌工序的，在高原隧道中第一个使用中隔板通风技术解决洞内施工环境的。

建筑背景

关角隧道

老关角隧道洞内轨面最高处海拔3692米。由于地处高海拔地区，气候寒冷，空气稀薄，年平均气温0℃，最低温度为零下37.5℃，四季飘雪，长冬无夏，即使在七八月份隧道内还必须穿棉衣。隧道附近气候变化剧烈，一日之内经常是几度雨雪，施工及运营管理均很艰苦。隧道地质构造复杂，通过11个大断裂层，含有大量泥灰岩、高岭岩、蒙托石等膨胀性岩层，多次塌方。在隧道掘进中还遇到大量涌水，最大时涌水量达10000立方米。这些特殊情况给施工带来很大困难，再加设计改为电力牵引，隧道净空需增高0.55米，必须落底补加边墙基础，更增加了施工难度。

新关角隧道地处高寒缺氧、人烟稀少、自然环境极其恶劣的青藏高原，平均海拔为3500米，建设难度大，且面临着围岩变形失稳、突泥涌水、施工通风等诸多工程技术难题，特别是岭脊灰岩地段的涌水处理及石炭系板岩地段大变形的控制技术为关角隧道的最大难点。关角隧道采用动态设计，该隧道目前共有36个施工工作面，中铁一院的配合技术人员随时在各个工区间进行现场踏勘。

建造历程

老关角隧道

关角隧道

1977年6月16日完成主体工程，同年8月15日铺轨通过隧道。1978年隧道通车后，发现整体道床开裂上臌，不到两年道床抬高达300毫米，水沟破裂，边墙脱落变形，拱顶裂纹掉块，局部边墙侵限等病害，威胁行车安全。

1983年5月，整治病害后，1984年年底又发现未换仰拱地段的整体道床陆续裂纹上臌，两轨面水平误差达60毫米并发现拱顶掉块，边墙开裂，墙脚疏松脱落等病害。经多方调查论证，查明道床上臌是因为隧道底部地层中含有大量遇水膨胀的绿泥岩、蒙托石等。所以从1990年开始，拆除上臌地段的整体道床，增加钢筋混凝土仰拱，铺设轨枕板。同时拆除部分边墙，再次进行衬砌后压浆补强，对部分边墙拱顶进行小锚杆挂网喷浆加固。为根除隧道两端路基冻害，还对进出口段路堑内道床下路基土质彻底换填，增设了防寒保温排水沟。

关角隧道的施工前后历时30多年，除停工的13年外，正式开挖建设5年半，而整治病害耗时9年多，可见隧道地质构造之复杂、气候条件的恶劣和病害的严重。

新关角隧道

新关角隧道，作为西格（西宁-格尔木）铁路二线工程的控制性工程，于2007年11月6日全面开工，采用钻爆法施工，全长32.645公里，由中铁第一勘察设计院集团负责设计，新关角隧道设计为两座平行的单线隧道，设计速度为每小时160公里，两线间距40米，均位于直线段上共设置了10座斜井（合计15.253公里）及9.8公里的平行导坑辅助正洞掘进，建设总工期为5年。

截止2014年4月，该隧道进、出口标段（中铁隧道局施工）掘进已经完成，正在施工整体道床。关角隧道建成后将使既有线路缩短36.837公里。

新关角隧道进口

规模：隧道全长32.605公里/座（双线分离式直线隧道）。

设计单位：由中铁第一勘察设计院集团

施工单位：中铁隧道局，中铁建十六局

设计速度：160km/h

隧道有效净空面积：42.04平方米

工期状况：于2007年11月6日全面开工，竣工工期调整为2014年12月31日。

施工方法：钻爆法施工，位于直线段上共设置了10座斜井（合计15.321公里）及9.8公里的平行导坑辅助正洞掘进

突破性进展

2011年9月1日，世界高海拔第一长隧－－关角隧道进口段1号斜井与2号斜井I线正洞顺利贯通。

2012年10月18日，铁总（原铁道部）决定由中铁隧道局增援6号斜井。

2013年4月8日，8号斜井与7号斜井Ⅱ线贯通。

2013年11月21日，Ⅰ线7号斜井与6号斜井贯通，中铁隧道局完成增援任务。

2014年4月15日15时16分，随着青藏高原东北缘关角山深处鸣起两声炮响，由中国中铁隧道集团和中国铁建十六局集团共同鏖战近7年的世界最长高原铁路隧道——青藏铁路新关角山隧道双线正洞全线贯通。

全长32.645公里、双线双洞的关角隧道是青藏铁路西（宁）至格（尔木）铁路增建第二线工程的控制性工程，十六局集团承建进口段17.372公里，中铁隧道局承建的出口段全长15.273Km。管段工程、水文地质极其复杂，不仅存在连续砂层段、长大段岩溶、断层，而且地下涌水量之大极为罕见，全管段日涌水最大可达32万立方米。

关角隧道共分成10个斜井（中铁隧道局施工7-10号斜井，中铁建16局施工1-6号斜井）和进（中铁建16局施工）出（中铁隧道局施工）口正洞作业区施工。最长斜井2808米，其余斜井均在千米以上，平均坡度11%。这种长距离大水量持续反坡隧道施工排水技术目前为国内外首例。建设者们在斜井内每300米设置双连拱式固定泵站，两个洞室相互连通，一个洞室作为沉淀池，另一个洞室安装经过比选的大功率进口水泵，实现接力排水，曾创下了一个斜井日排水量超17万立方米的国内高原铁路隧道建设新记录。

与此同时，建设者们结合出水特点，灵活运用帷幕注浆、径向注浆、顶水注浆等施工工艺，并采用了马丽散、高分子材料（HCH-Ⅰ型高分子水胶固结材料、跨越2000HCH-Ⅲ型无机堵漏材料和跨越2000型锚喷抢险材料）、水泥浆、水玻璃、氯化钙等材料，合理控制浆液凝固时间，严格控制注浆范围，确保了注浆止水效果，对保护高原地下水起到了重要的作用。

关角隧道正洞进口有550米的风积砂层段，覆盖层2－23米，如此长距离连续、浅埋风积砂层段施工在国内尚属首次。建设者们在施工中结合以往短距离砂层施工经验，经过不断的施工实践及摸索，采用五台阶+扩大拱脚与临时横支撑方案施工，开挖后立即铺设孔隙为1.5毫米的筛子网片，防止贫水区风积砂的滑溜；超前支护采用管棚+导管注浆支护，并严格控制安全步距。经过一年多的施工，安全优质地完成了主洞Ⅰ、Ⅱ线550米长贫水区风积砂层施工。出口段通过大小不等断裂带10条，和一个向斜，其中一级区域性深大断裂二郎洞断裂带（F3）最为发育，未来还有发生中强地震的可能，围绕其组成的断层束长达2355m。其余均为二级区域断裂及刺激断裂（f），出口段Ⅳ级以上围岩占77.715%。7号斜井独头掘进长达4620m。

2014年3月20日，由中铁十六局集团一公司承建的青藏铁路西格二线控制性工程关角隧道4号斜井与5号斜井Ⅱ线实现零误差贯通。至此，由中铁隧道局和中铁建十六局承建的标志着世界高海拔第一铁路长隧Ⅱ线全线贯通。

关角隧道4号斜井地处富水段，平均海拔超过3600米，日排水超过5万立方米，施工过程中，为降低斜井排水压力，改善洞内作业环境，降低施工风险，项目部坚持“以堵为主，限量排放”的原则，累计进行了675米的帷幕注浆和150米的径向注浆施工，并在部分地段采用了马丽散以及高分子组合材料等进行注浆止水施工，并取得多项科研成果。

历经6年艰苦鏖战，隧道施工安全通过软弱围岩段和富水区，Ⅱ线于20日贯通并实现自然排水，为下步整体道床施工赢得了时间，为年底顺利通车的目标奠定了坚实的基础。

新关角隧道全线贯通

据中央政府门户网站报道：2014年4月15日，中铁建十六局员工在青藏铁路新关角隧道全线贯通后庆祝。当日16时，随着青藏高原东北缘关角山深处鸣起两声炮响，由中国中铁隧道集团和中国铁建十六局集团共同鏖战近7年的世界最长高原铁路隧道——青藏铁路新关角隧道双线正洞全线贯通。“关角”藏语意为“登天的梯”。新关角隧道最高海拔3497．45米，全长32．645公里，是青藏铁路西（宁）格（尔木）二线控制性工程。隧道位于青海省天峻县和乌兰县境内的关角山，青藏铁路天棚站至察汗诺站之间，设计时速160公里。正式运行后，列车穿越关角山将由现在的2小时缩短为20分钟。^[1]

参考资料

[1] 新关角隧道贯通 · 中华人民共和国中央人民政府门户网站[引用日期2014-04-15]