宜万铁路隧道整治大天窗运输组织方案研究

罗星， 程秋平

（中国铁路武汉局集团有限公司施工管理办公室，湖北武汉 430071）

0 引言

宜万铁路东起汉宜铁路宜昌东站、西至达万铁路万州站，地理上位于鄂西北地区，穿行在长江与清江的分水岭山地，两跨长江，多次跨越深涧和峡谷，途经地区70%为碳酸盐岩类和喀斯特地貌。全线共有8座Ⅰ级风险隧道，穿越20 余条暗河、30 余处高压富水大断裂、100 余处大型溶洞，1088 处岩溶带，桥隧比高达74%。沿线雨量充沛，年降水量达到1000～1700 mm，在每年5～9月雨季，一旦岩腔排水不畅、结构变化，易导致隧道涌水、衬砌开裂掉块、漏水、岩溶塌陷等影响行车的病害［1］。

自2010年12月宜万铁路开通运营以来，发生了多起水害险情，尤其在2015—2017年接连发生，中国铁路武汉局集团有限公司（简称武汉局集团公司）虽然采取了应急处置和专项整治，但从突水程度和排查结果来看，隧道病害呈现发展趋势，特别是每年汛期，其不可知、不可控的风险增加，对运输秩序的影响变大，严重威胁到行车安全，需要及时启动集中整治。

2018年3 月，经专家组实地查勘和会诊，明确提出“确保2018年汛期不断道，彻底整治病害”的工作目标，制定了“应急处理、全面排查、集中整治、补强完善”4个阶段的总体思路，根据线路病害情况和运输特点，研究确定了宜万铁路隧道整治“大天窗”条件下的运输组织方案，整治工作正式启动。

1 隧道病害及线路运输特点

按排查统计，宜万铁路全线136 座隧道（单线82 座、双线54 座），需整治的病害2206 处，主要是衬砌空洞、掉块、裂纹、隧道渗漏水、漏筋等病害类型。整治施工难度最大的是衬砌空洞病害，根据空洞位置、大小和严重程度，采取的整治方案主要有凿除、植筋、注浆、回填混凝土、锚杆加固、套衬加固等方法，较严重的还需要采用波纹板套衬，全线共计30 余处［2-3］。

工程实施的同时还需兼顾行车。宜万铁路主要开行我国华东、华中至西南方向的列车，少部分为武汉局集团公司管内始发终到，列车以客运为主，货车只有3对。车次分布特点是白天运行动车组，夜间运行普速客车和货车。图定客车长年保持在53 对以上（高峰期加开2 对临客），53 对客车中直通45 对（其中动车33 对、普速12 对），管内客车8 对（动车7 对、普速1对），动检车1对，货物列车3对。图定V形天窗只有4 h，垂直天窗条件仅有2～3 h。

2 方案研究

2.1 整治施工大天窗条件的必要性

（1）整治工序时间长。一是在燕尾段（2条单线绕行变为双线并行）隧道拱顶高、作业面宽，作业平台搭设、拆除就需要近2 h；二是整治难度最大的波纹板套衬安装，一次完成吊装、锚固、拼接成环等工序，连续作业整体要6 h 以上，如果天窗时间短，波纹板就不能在当天形成整环，只有等到第2 d 再继续作业，不仅影响整治效率，而且增加了风险。

（2）施工人员进出隧道的辅助时间长。宜万铁路大部分都是长大隧道（3 km 以上30 个，10 km 以上4 个），作业人员进出隧道只能靠步行，为保证人身安全，步行进出还必须占用没有列车运行的天窗点，短则1 h，长的约2 h，这样剩下的纯作业时间就更少。

（3）工期要求紧。如按图定4 h 天窗实施，减去辅时，作业有效时间将大大减少，经测算最少需要3年才能完成全部整治任务，而隧道病害一日不克服，行车就面临着风险。

（4）施工组织风险高。作业有效时间过短不仅影响整体工期，同时还存在抢点、偷点和作业简化的风险，现场组织、安全防控压力大，也影响整治效果［4］。因此，方案研究首先要解决“大天窗”的问题。

2.2 大天窗条件下的实施方案

为尽快启动隧道病害集中整治工作，针对“大天窗”条件，对施工组织和运输组织调整进行了详细研究，综合考虑施工组织难度和对运力的影响，按照“部分列车停运”“单线封锁”“运输组织调整”等思路制定了3种方案。

2.2.1 方案1：部分列车停运

方案1通过抽减列车运行线条，停运部分列车，从而扩大天窗时间。此方案结合宜万铁路列车分布特点，保留白天运行的40 对动车，对夜间运行的13 对普速客车和3对货车采取停运、缩短径路等调整措施，可在每天夜间安排10 h 的垂直天窗，其他时段正常行车。方案1运能损失为28%，工期可控制为15个月。

2.2.2 方案2：单线封锁

方案2 通过编制施工分号图［5］，区间单线封锁，可提供全天候作业条件。此方案对宜昌南—长阳—巴东—建始—恩施—利川5个区间，采取逐个区间的一个行别封锁、另一行别单线行车的方式，抽减列车运行线编制施工分号图。

5个区间（分别封锁上下行线）需要编制10张分号运行图，每个区间上下行线工作量不同，对应的每张分号图实施时间约为10～15 d，整个整治工期可控制在3～5个月。施工分号图以最长的巴东—建始为限制区间（65 km），动车运行时分为29 min，按单线白天铺画动车组列车、夜间铺画普客、货物列车，全天只能铺画15对列车，运能损失为65%。

2.2.3 方案3：运输组织调整

方案3通过采取反方向行车等综合调整措施，可将天窗扩大至上行8 h、下行6.5 h。分析宜万铁路运行图的特点可知，如果将上行天窗点后的2趟客车在区间组织下行线反方向运行，则有条件将对应区间的上行天窗扩大，全线5 个区间均类似，可扩大至8 h，就能满足上行线整治条件［6］。

下行运输调整的余地不多，因下行天窗点后图定连续紧跟5趟客车，组织起来难度大、效果也不好，但下行的优点是可以组织天窗点前的列车管内正点或早到，为下行天窗正点或适度提前创造条件。对点后的5趟客车，安排客车在指定车站待避施工天窗，保直达列车、利用营业停点或技术停点组织赶点，重点掌握，可力争使下行列车在凉雾分界站的交口晚点控制在30 min 内，这样可以将下行天窗扩大至约6.5 h，基本满足下行整治时间。同时，因为没有抽减列车线条，只有下行5趟客车晚点在30 min以内，所以运能损失很小。方案3的整个工期预计约18个月。

具体以利川—恩施、建始—巴东为例（见图1）。图中K1270/67 次列车组织在利川—恩施、建始—巴东间利用下行线反方向运行，预计晚点15 min，可利用恩施（停8 min）、宜昌东（停23 min）、汉西（停9 min）、武昌（停28 min）营业停点或技术停点组织赶点，确保在西河村分界口运行正点（或不增加晚点）；受影响的K788/5 次在利川站待避天窗，约晚开35 min，可利用恩施（停15 min）、宜昌东（停30 min）及鸦宜、焦柳线等站的营业停点或技术停点组织赶点，确保在西斋分界口运行正点（或不增加晚点）。下行客车Z49 次、K502/3 次列车在恩施站待避上行K788/5 次后再开，预计凉雾口晚交10～20 min，这样利川—恩施、建始—巴东区间上行天窗可以扩大至8 h。

图1 方案3实例

2.3 方案比选

综合组织难度、运能影响、安全风险等几个方面，对各方案分析如下：

（1）方案1的优点是天窗时间充足，施工作业风险小，人员组织、后勤保障都没有太大困难。缺点主要是13对普客、3对货物列车停运，运能损失为28%，对运输的影响虽然可控，但客运能力损失还是较大。特别考虑到宜万铁路是联接上海、南京、杭州、宁波、福州、厦门及武汉等大中城市开往重庆、成都等西南城市最为快捷的一条通道，运能一直偏紧，近15 个月的整治时期多对列车停运，会对社会影响较大。

（2）方案2的优点是整个施工期间单线运行，封锁的地段可24 h连续施工，选择哪个区间、封锁多长时间都能灵活掌握，便于施工组织和现场管控，3～5个月即可完成整治任务。但缺点也较为明显：一是编制、实施分号图风险大，每张图使用时间短，新旧图交替过于频繁，宜万铁路白天跨局的动车组密度大，客运组织、车底运用及接发列车等行车组织工作安全压力较大；二是运能损失严重，达到65%，社会影响太大；三是一次配置的资源较多，施工、配合、异体监督各方人员以及工程机械需要大量抽调；若多个区间多条单线同时封锁，人员、机械需成倍配备，运能损失也会更大，现场管理、安全控制、后勤保障难度都会随之增加。

（3）方案3的优点是基本能够满足隧道整治“大天窗”条件，显著的优点则是运能损失最小、对社会影响少。缺点是工期较长，上行天窗不宽裕，对现场施工、运输调整和对行车组织工作要求较高。辩证来看，方案3 工期长，但相比方案1 增加的时间并不多；较长的工期中可以集中力量对巴东—建始、恩施—利川区间5 座Ⅰ级高风险隧道先行整治，保证全线整体安全；“6.5 h 天窗”也比较符合人的作息规律，不用考虑换班，后勤更容易保障；30 余处波纹板安装需要安排大天窗，可通过优化方案、抓关键工序、分步来实施。采用方案3，实施少部分列车反方向行车、适当调整列车顺序等运输调整措施，只要周密部署、措施得当、卡控到位，行车组织工作的整体安全是有保障的。

3 工程实施及效果

2018年4—9月，在对宜万铁路全线病害彻底排查的基础上，对部分问题突出病害优先进行了整治，试点了施工工法，同时在中国国家铁路集团有限公司的支持下调配了多支施工队伍。集中整治工作最后按方案3实施，具体分3个阶段：第1阶段从2018年10月到2019年汛期来临前，对巴东—建始、恩施—利川5 座富水高风险隧道病害及相关排水洞进行整治；第2阶段在2019年汛期期间，对建始—恩施、长阳—巴东岩溶发育相对较弱的隧道病害进行整治；第3 阶段从2019年汛期结束到2020年汛期来临，完成宜昌南至长阳等剩余隧道整治的工作。

经全体参战人员的共同努力，整治工作进展顺利、安全有序，截至2019年12月，已推进到第3 阶段，累积安排了360多个6～8 h的“大天窗”，工期较计划提前了近2个月。集中整治以来，一是加强行车部门的组织协调作用，每个调度班组及沿线车务站段要明确各整治阶段的运输组织及应急方案，同时建立施工计划、调度指挥、现场组织等相关人员的协调机制［7］，二是对反方向运行、揭发组织调整的列车以及天窗给点前的几趟列车，调度部门采取重点组织并全经路盯控，确保天窗正点及兑现［8］，三是做好施工现场组织和开通条件确认，确保线路设备安全［9-10］。经过周密组织，整治期间不仅列车没有停运，而且通过强化组织和安全卡控，宜万铁路运输秩序保持平稳，只有少量客车晚点30 min 左右。同时，整治工作也取得了明显的效果，2018年和2019年连续2年宜万铁路再未发生水害事故，实现了“汛期不断道的目标”，有力保障了正常的运输秩序和行车安全。

4 结束语

通过运输组织对施工的配合，实现了大天窗条件下对宜万铁路隧道的集中整治，总结从决策、方案制定到组织实施全过程的经验如下：一是对反复出现的隐患，从发展规律上找原因，当机立断、从本质上解决问题；二是正确把握局部与全局的关系，整治不能扰乱整体秩序、进而扩大对社会的影响；三是运用科学的分析方法，在方案制定上，坚持从实际出发，全面看待，反复对比，选择最优的方案；四是正确处理质量与数量的关系，有限天窗条件下，集中力量、逐个克服；五是抓主要矛盾，工期虽长，先解决风险最大的地方，可以在整体上更好地确保安全。