
大量涌水从洞口中喷涌而出
全隧10658米,93%为岩溶地段,不到两年时间里先后遭遇24次大规模突泥、涌水、涌沙,18次安全穿越岩溶、高水压、断层破碎带、煤层采空区等不良地质带……隧道施工的所有难题在这里几乎都遇到了。
这就是被称作“巴山蛟龙”的新大巴山隧道——襄(樊)渝(重庆)增建Ⅱ线安康至梁家坝段最长隧道和最大“拦路虎”。而同属XYNS03标段的宝石山隧道,也因富含涌水而有“小圆梁山隧道”之称。
全长507公里的襄渝Ⅱ线铁路因桥隧密集而著称,国家一级线路,是“沪汉蓉通道”的重要组成部分,2008年底建成运行后,西安至重庆、成都的旅行时间分别缩短到8小时和10小时以内,重庆至北京则可实现“夕发朝至”。
“云分巴蜀横青峰”,地处川、陕、渝边境的大巴山系,群山起伏,山势陡峭,河谷切深,外部施工条件异常恶劣。中铁隧道集团以“攻坚克险,创造明天”为企业使命,不畏艰险,顽强拼搏,凭借过硬的专业优势战胜了一个又一个困难,演绎出一曲智擒“巴山蛟龙”的英雄赞歌。
初战遭遇挫折 施工举步维艰
2005年9月,新大巴山隧道开工建设。但是,由于进口位于陕西省镇巴县境内,出口位于四川省万源市境内,地方政策存在差异,加之地势险峻,耕地稀少,使得征地拆迁工作困难重重。施工滞后5个月后才得以正常进行。
新大巴山隧道进口洞门位于山坡上,缺少施工场地,如果采用明挖法施工,将切断巴山乡的对外交通线。如果采用暗挖法,埋深只有1.5米,具有一定挑战性。考虑再三,中铁隧道集团决定采用暗挖法施工。然而,进洞开挖60多米后,首次便遭遇到一个小规模的溶洞群,并伴有岩爆发生,不时有石子射出,最远达10米。
出口段洞门地势较平,但处于滑坡堤上,进洞施工便遇到了40多米的黄土层,稍有闪失就会造成隧道坍方。施工人员采用微台阶法开挖,短进尺,弱爆破,强支护,稳扎稳打,21天后终于通过。
随后,出口便遭遇到了国内罕见的盐溶角砾岩,遇水就散,自稳力差,开挖不易成型。这种特殊地质给隧道打眼、装药、爆破等开挖环节带来很大困难。具有12年丰富开挖经验的工区生产副经理罗勇说,像这种特殊地质还是首次遇到。
为了加快平导施工进度,斜井于2005年11月1日正式开始施工,建设者希望向平导、正洞进、出口方向同时开挖,缓解工期压力。
通常,斜井位于整个隧道中间,但是在新大巴山隧道,出于地势考虑,斜井位于出口洞门2700 米处。让大家没有想到的是,斜井处于溶洞区,涌水、涌泥频繁发生,建设者经过76天才得以开挖到井底。接下来,他们很快形成了斜井平导、正洞上、下游无轨运输作业的良性施工格局。2006年7月份,斜井完成了施组设计的无轨运输断面1295米的开挖任务。
然而,出口端由于遭遇盐溶角砾岩以及选择碴场等困难而耽误了5个月时间,并且斜井溶洞发育,雨季涌水、泥砂可能随时涌现,已经开挖的1295米正洞和平导随时存在被淹没的危险。为确保人员和工程安全,斜井平导向出口平导以无轨运输方式继续向前开挖,以早日贯通消除可能被淹井的危险。
全长5042米的宝石山隧道,进出口场地狭窄,尤其是出口位于200米的悬崖上,紧邻襄渝铁路,保证既有线行车安全成为施工重点。由于出口发生大规模涌水,洞口发生严重滑坡,直到2006年1月才能进行加固施工,此时已耽误工期近4个月。
然而,困难才刚刚开始。
首次遭遇雨季洗礼 积极主动应对
新大巴山和宝石山隧道施工双双受挫,施工进展非常缓慢,工期滞后达6个月,给施工单位造成极大压力。
2006年6月,中铁隧道集团襄渝Ⅱ线项目部召开计划管理会,强调贯彻“平导超前,整体推进”施工方案的必要性和迫切性,并制定了新大巴山隧道平导施工“8月份整改,9月份突破,10月份持续,11月份创新高,12月初贯通”的工期节点目标。
然而,现实情况又出乎建设者的意料。很快大巴山隧道便首次遭遇到具有挑战性的雨季施工的洗礼。
2006年6月底,新大巴山隧道进口平导掘进1300米时,第一次遭遇大型涌水涌泥涌砂,最大涌水量每小时10800立方米,造成停工25天。由于防范措施完备,施工人员及时撤离,避免了安全事故的发生。
2006年8月25日,宝石山隧道进口右侧下方发生腔壁爆裂,出现大规模涌水涌泥,最大涌水量每小时37800立方米,持续了三个小时,三天内水量逐渐减小到每天500立方米。造成洞内部分施工设备毁坏。
新大巴山、宝石山隧道采用“人”字形设计,有利于进、出口顺坡排水,但是由于涌水量远远超出隧道设计正常涌水量,涌水不能及时排出洞外,致使施工严重受灾。
为确保斜井不被突水所淹,中铁隧道集团根据“排堵结合,以排为主”的原则,仅在新大巴山隧道斜井就投入数百万元安装和启用了55kw水泵及7.5千瓦潜水泵16台套,架设三趟2600米专用抽排水管路,并设置4道防水闸门,保证隧道施工安全。
西安铁路局局长杨绍清非常关注施工进展并提出具体要求。党委书记张锦耀、局长助理晋志毅以及襄渝Ⅱ线铁路安康重点工程指挥部指挥长张文彪、工委书记叶春志等领导,多次到新大巴山隧道检查指导工作,激励全体参建员工,继续保持战胜地质灾害的信心和决心。西安铁路局工会主席康惠民带领30余人组成的文工团前来工地慰问演出。
为了保证工程质量,中铁隧道集团主动与有关方面沟通,不断优化施工方案,合理变更设计,先后增加巨额投入,增强隧道施工初期支护,确保隧道顺利通过溶洞群。
困难还不止这些!
2006年12月,新大巴山隧道斜井施工向出口掘进至YDK433+948里程时,遭遇到煤层区,后来测量有5米宽,并伴有瓦斯不断溢出。
中铁隧道集团立即购置和安装了2台防爆变压器,2台智能断面瓦斯自动报警断电联锁装置,6台声光控制同步报警器,14台瓦斯检测仪进行防控,并派出瓦斯检测员24小时在洞内轮班检测。同时增加了6台轴流、射流防爆通风机,加强通风效果。由于措施及时、得当,未发生安全事故。
为了预防突发事件发生,他们在隧道内壁上安装了500个反光条、700台消防照明应急灯、186个灭火器等防灾抢险设施,以备突发紧急情况下应急使用。他们还编制了各类应急预案,并组织了4次现场模拟实战演练。
2006年11月9日,中铁隧道集团针对施工中遇到的难题组织了专家论证会,要求目前必须动员一切资源并采取非常措施实现新大巴山隧道平导快速掘进,尽快实现斜井和进口之间的平导贯通,力争2007年9月整个平导贯通,同时必须确保进口平导适度超前正洞施工。
为了提升掘进速度,把前期损失的工期抢回来,他们积极想办法,增加工程投入、加快施工进度。仅在新大巴山隧道,他们就配用全新的挖装机6台、侧卸式装载机5台、35T电瓶牵引机车36台和16立方米矿车运输车32辆,保障了平导单口掘进达到了每天13米的进尺,最高达到日开挖进度23米。为了加快砼衬砌速度,他们投入整体砼衬砌模板台车7台、自动计量拌合站7套、砼输送泵6台、砼运输车18台。
新大巴山隧道平导施工一月一个新台阶。到11月底已战胜了3次较大突泥涌水,2次安全穿过煤层及采空区,如期实现了既定工期节点目标。
新大巴山隧道施工受到西安铁路局的高度评价。在2006年上半年和下半年的信誉评价中,中铁隧道集团分别荣获第一名、第二名。新大巴山隧道荣获西安铁路安康重点工程指挥部2006年度“安全文明标准工地”称号。
百年暴雨袭击 困难骤然增加
进入2007年,中铁隧道集团抓住大巴山旱季施工的有利时机,迅速掀起施工生产高潮,短短五个月时间,新大巴山隧道正洞开挖支护2895米,平导完成2374米,工期压力进一步缓解。
大巴山隧道被称为“巴山蛟龙”,在旱季施工也随时可能出现涌水泥沙。今年1月17日,新大巴山隧道正洞遭遇填充性大型溶洞,涌出干塑状黏土约2600立方米。由于撤离及时,没有造成人员伤害和设备的损失。施工人员从平导增开横通道绕到溶洞背后,采用大管棚超前注浆支护、CD法施工,及时有效稳定围岩,目前已顺利通过。
然而,大巴山的气候变化异常,雨季再次提前到来,并持续达四五个月,暴雨一次次发起对“中隧人”意志的挑战!
2007年5月22日,大巴山普降大雨,新大巴山隧道内的泄水孔开始向外喷水。6月17日至23日,该地段再次发生涌水,涌泥量很大。
2007年7月2日至7日,四川万源遭遇百年不遇的暴雨和特大暴雨。进口端YDK426+746.5段再次发生涌水,最大涌水量每小时达1200立方米,边墙衬砌被严重挤压,衬砌结构质量受到威胁。
几乎同时,隧道进口YDK426+443处左侧避车洞底部随着雨季的到来也出现了大量涌水。从7月2日起涌水量迅速增加,7月6日涌水量达到每小时约1000立方米,水压巨大,呈垂直喷射状向上喷涌,高度约2米,涌水泥沙含量达20%左右。
此处涌水受季节影响显著,枯水季节几乎没有涌水,雨季时日涌水量则陡然增加,如果考虑进行封堵,可能给衬砌结构带来巨大威胁,将会对今后铁路运营带来巨大危害。
此类情况在新大巴山隧道出口端也有发生。YDK433+463处右侧避车洞自今年5月20日第一次出现涌水以来,至今没有中断过,大雨天气涌水量在每小时800立方米左右。7月初涌水迅速增大,涌水量增至约每小时1500立方米,排水孔喷射高度达2米远。
宝石山隧道地质灾害也异常严重。即使在旱季的4月,出口端掌子面突然出现涌水,水位迅速上涨,一昼夜就淹没了隧道底部400多米长,掌子面水深达4米多,划船才能把抽水设备运抵洞内。一个月后,掌子面进行超前钻孔施工时,突然从孔口管内喷出高压水,并伴随浓烈的硫化氢有毒气体溢出,施工人员迅速撤离现场。
这次大巴山百年一遇的特大暴雨给施工造成惨重损失,洞内、外设备和机具及被淹没或者毁坏,隧道局部被淹,运输线和施工全面中断,洞口的机修加工房也被多次冲毁。
为了尽快疏通运输线路,新大巴山隧道青年突击队,在队长杨选东的带领下,发扬“新巴山精神”,三班连轴转,用塑料桶或编织袋装泥浆和沙砾,进行“接力式”清淤。水大、沙厚、矿车高,队员们的工作服常常被涌水、汗水所浸透,被撒溢的泥泞盖住了本来衣服的本来色泽。
中铁隧道集团为了战胜这次特大自然灾害,先后投巨资购买各类设备。项目部全面进入紧急抗洪救灾状态,迅速组成6支抢险突击队,调动各种机械设备对隧道内有轨运输、供电、通讯设施进行抢修,及时恢复施工生产。
先进科技为隧道安全施工保驾护航。施工科技人员采用地质素描、数码成像技术对掌子面地质构造进行综合分析,运用TSP203超前地质预报仪、直流电法、红外探水仪及超强MK-5地质钻相互结合、相互验证的先进地质预报技术进行超前预报,并以此为信息对施工方案进行及时优化,有效实现了科学施工和动态施工。
铁道部时刻关注着襄渝Ⅱ线施工进展,有关领导在新大巴山隧道工地检查指导时感慨地说,这里的地质太复杂了,大家战涌水突泥,过煤层瓦斯,确保了工程安全质量,充分体现了中国中铁隧道在复杂地质长大隧道施工方面的专业优势。
在不到两年时间里,中国中铁隧道先后遭遇30余次大规模突泥、涌水、涌沙,20余次安全穿越岩溶、高水压、断层破碎带、煤层采空区、硫化氢气体等不良地质带,但没有发生一起安全质量事故。
精心组织施工 实现快速掘进
“正确理解设计意图,根据遇到的实际地质难题适时进行施工方案优化调整,提高应变能力,是智擒巴山蛟龙的关键,”中铁隧道集团襄渝Ⅱ线项目部经理曹红彬说,“这是动态施工,更是科学施工。”
在铁道部领导的关怀和西安铁路局、襄渝Ⅱ线铁路安康重点工程指挥部的大力支持下,中铁隧道集团襄渝Ⅱ线项目部根据施工进展始终和设计、监理单位保持良好沟通,在此基础上超前筹划,提前做好下一步施工方案的专家论证和优化调整,为完成阶段性目标和战胜涌水涌泥等不良地质打下了基础。
新大巴山隧道进、出口位于陕西、四川两个省境内,管理跨度大,物资运输困难,人员调配困难,给项目现场管理增加了难度。
“严格执行规章制度,责任层层分解,最终责任到人,同时激励与约束并重,充分发挥各系统的主动性和创造性,这是新大巴山隧道战胜数十次地质灾害实现快速施工的秘诀,”新大巴山隧道工区经理陈斌深有感触地说。
2007年8月初,在新大巴山隧道工区驻地“厂务公开栏”内,笔者看到了一组处罚通知单,由于超过某工序规定作业时间而受到几十元到数百元不等的经济处罚。
为了体现激励,新大巴山隧道工区鼓励技术革新和材料节约,并对做出贡献者给予适当奖励。目前共有20余人得到近2万元的奖励。“质量、进度”双项激励考核机制始终贯彻于隧道施工全过程。
在专业化分工越来越细的今天,如何发挥协作队伍的作用是现代建筑施工企业提高综合施工能力的标志之一。在新大巴山隧道,切实倡导并严格落实人本管理思想成为促进施工的重要因素。工区对待自己的员工和协作队伍坚持实施“八个一样”制度,极大地激发了协作队伍的积极性和创造性。
在新大巴山隧道内,不仅施工作业规范,材料堆放整齐,而且各种安全标语明晰、齐全,“高高兴兴上班,平平安安回家”、“工作在状态,生活有激情”等温馨提示随处可见。在掌子面,工人们还可以随时喝上开水。
新大巴山隧道的思想政治工作紧扣施工生产主线,“制度管理人,程序办事”和“以人为本”建设和谐工区的项目文化理念,如春风细雨般润物无声。他们不仅系统进行上岗前的系列培训,做到持证上岗,而且适时掌握所有施工人员的思想动态,如果发现上岗前带有情绪或者身体疲劳,就会拒绝这些思想上有问题的人员上岗作业。总之,一切让员工们能以愉快轻松的心情工作,最大限度避免给施工生产带来潜在隐患。
针对复杂的地质条件和履约压力,新大巴山隧道工区大力弘扬巴山精神,推行工序零衔接等管理措施,根据施工侧重点,合理调运生产要素,极力保障开挖能力大于施工组织要求、装碴能力大于钻爆能力、运输能力大于装碴能力的施工措施,把钻爆、运碴、喷锚三道作业工序形成循环流水线,形成环环相扣、人机合一的工作链和分秒必争、安全快速的工作机制,为隧道安全、顺利施工提供了坚实的保障。
2007年5月24日,新大巴山隧道正洞突破8000米大关,这是继5月22日隧道平导突破9000米大关后的又一喜讯。
2007年7月24日,新大巴山隧道平导开挖突破10000米大关。至此,新大巴山隧道平导还剩余623米,正洞还剩余1625米。新大巴山隧道建设曙光初现。
但是困难犹在。为了彻底解决涌水突泥等地质难题,中铁第二勘测设计院于2007年7月14日专门召开了专家论证会,鉴于目前新大巴山隧道涌水量较大,为查明涌水情况及规律,施工单位应建立水量观测系统;会议还针对以后的溶管、裂隙、溶洞的处理提出了施工建议。
目前,中国中铁隧道正在根据业主、设计、监理单位的意见,采取先进的科技手段,克服造价低、地质复杂等困难,决心早日优质建成新大巴山隧道,为襄渝Ⅱ线早日建成通车铺平道路。(段宏杰 胡近平)
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