在《士兵突击》中,A大队队长袁琅在回答士兵提问“老A是什么”时,说到:“老A就是老A”。“老A是步兵王牌的简称。在国内首条海底隧道建设中,中铁隧道股份翔安隧道A1标以众多第一领跑全线,领航国内首条海底隧道的建设,用“用心成就”和“不断创新”捍卫国内隧道建设“老A”的荣誉,诠释了“老A就是老A”的涵义。
——题记
国内首条海底隧道——厦门翔安海底隧道经过建设者们艰辛努力,2008年底贯通曙光在望。从设计之初的“桥”“隧”之争,到陆域端长达1000米的浅埋大垮长距离CRD施工,再到海底风化深槽段以及地质突变地段等潜在高风险的开挖,国内首条海底隧道每进一步都引起媒体和业界的强烈关注,施工至今攻克一系列世界级的难关,更打消了世界质疑中国海底隧道的修建技术的目光。
中国中铁隧道股份承担翔安海底隧道A1标段施工任务, 工程主要包括左线行车隧道、服务隧道以及两隧道之间的横通道等。隧道左线长3160m,服务隧道长3158m。近两年的施工中,中国中铁隧道股份A1标项目部以艰苦卓绝的精神和持续的技术创新,其修建技术、安全措施、工程质量保障等成为推广和其他标段学习的对象,成为国内首条海底隧道建设中的“A大队”,捍卫中铁隧道股份在隧道修建上的王牌地位。
领航国内海底隧道施工建设
工程的重要影响和地质难度,施工压力在开工之初就像重石压在建设者的心头。作为国内地下工程的专业队伍,顺利完成修建任务,捍卫国内隧道领军者的荣誉,成为A1标的动力和责任之源。
针对海底隧道之难、之险,项目部树立科研为先导的施工理念,积极开展科技攻关,并广泛借用中国工程界的科研力量,先后8次邀请中国工程院院士王梦恕、周丰峻、钱七虎、卢耀如,中国科学院院士孙钧、宋振骐张楚汉等业界知名专家把脉会诊,预知施工遇到的各种风险,研讨重、难点技术方案,优化施工组织方案。
AI标段陆域端长达1000米的浅埋段,给A1标的建设者带来诸多麻烦,其陆域端最浅埋深6米,最深处也仅有26米。陆域端主要地质为全强风化花岗岩(即土层),遇水即泥化、崩解坍塌,由于地下水丰富,且隧道全部位于地下水位线以下,开挖过程中坍塌严重,有时一天前进0.5m都困难。为解决地下水对隧道开挖的影响,项目部将市政工程中的降水技术运用到隧道施工中来,采取洞内轻型井点降水结合洞外地表大管井降水相结合的方式对地下水进行处理,再通过地表注浆,硬化土体,为隧道快速开挖奠定了基础。工法被厦门市政府工程顾问、中国国家工程院院士王梦恕誉为“海底隧道第一工法”。
项目部根据工程情况,革新了四部CRD法施工,并将之命名为“长距离大跨度超浅埋CRD施工”。CRD台阶开挖法本是适用于大断面或者土质地层研发出的工法,A1标进行革新之后,增加管棚支护,在保证隧道安全的情况下,实现连续作业;并改进了CRD工法中不能大规模利用机械作业而主要依靠人工作业的传统模式,改进后的CRD法一二部采用“美国山猫挖MX337挖掘机”开挖,配合皮带输送机利用一二部预留的卸碴口将开挖土方卸至三四部,三四部采用“PC120挖掘机”开挖,然后用交接式卡车运碴至弃碴场。方式的革新使隧道机械利用率提高到85%以上,并创下了在富含水全强风化花岗岩地段大断面开挖月进尺57m的好成绩;同时为了解决四部CRD法一二部喷浆料难运输的问题,采用地表设投料孔,即减少了施工干扰,加快了施工,也降低了运输成本。
并根据施工实践探索,CRD施工工法开挖上半断面先行,下半断面紧跟的顺序,较好控制隧道的沉降和变形;尽量缩短CRD各开挖部之间的距离,也得隧道沉降和变形得到有效控制。CRD工法通过A1标项目部的不断革新优化,取得了实践上的成功,在翔安海底隧道的建设上迅速引得注目,目前CRD工法在海底隧道四个标段得到推广,均采用其施工,A1标在整个工程的建设中成为领航者,四个标段中的“老A”!
为海底隧道克服风化深槽施工提供具有开创意义的新工艺流程
2007年春节,A1标段率先开挖至F1风化深槽。风化深槽段的通过对技术、施工、安全三方面提出最高要求,是公认的世界性难题。而翔安隧道又是目前世界上断面最大的公路海底隧道,能否突破难关成为业界和社会关注的“焦点”。
翔安A1标项目部面对“风化深槽”海底隧道施工的世界性难题,针对风化深槽开挖的特殊性和巨大的的安全风险,细化施工组织方案,健全应急措施,多次组织国内外专家对风华深槽施工方案及西宁科学严谨论证,对施工方法和注浆法进行现场试验,制定细致可靠的穿越风华深槽的施工方案——全断面帷幕注浆,经过超前支护——全断面帷幕注浆——台阶开挖。A1标段几经论证,在4个月内完成“全断面帷幕注浆工艺”可行性试验,并于2007年6月将此工艺付诸实施,8月首次开挖。
方案确定后,A1标项目部更率先在行业内组建起地下工程攻克软弱围岩的“特种部队”,并主持召开了翔安隧道海底F1风化深槽打开和施工技术专家研讨会,确立了“先探后挖,预注浆加固,遇水必堵”的整体施工方案。采用全断面超前深孔预注浆技术法施工,引进国外先进钻机等机械辅助施工。经四个月奋战,风化深槽第一循环开挖成功,A1标段成为海底隧道风化深槽开挖的“先锋队”。
经过9个月的摸索、探究、完善、论证,A1标段终于顺利通过F1风化深槽段。事实表明,该工艺通过固化海底碎石烂泥带,将海水完全阻隔在外,固化后岩层达到开挖标准。翔安A1标段已通过技术、施工、安全方面最关键的地质考验,为隧道日后快速掘进奠定了坚实基础,也为其他参建单位穿越风化深槽提供了丰富的经验;在国内隧道建设史上写下重重的一笔,更为海底隧道克服风华深槽施工提供了具有开创意义的新工艺流程。
在F1风化深槽段后,由于设计上的误差A1标遭遇突如其来的F5风化深槽段,但依然有惊无险,安然通过。2008年3月,翔安隧道A1标又率先开挖达至F4风化深槽,在主洞F4风化深槽开挖面,是星罗棋布的注浆孔,开挖队队长蔡长模介绍到,现在是处于全断面帷幕注浆面,为确保风化深槽的顺利通过,在整个断面打了232个注浆孔,而每天能完整完成的注浆孔仅三个,待到注浆完成后,开挖每天的进度就2米,在70米长的风化深槽段,通过就需要4个月的时间。目前F4风化深槽的施工组织有条不紊的进行着,预计12月份将安全通过。
目前A1标作为四个标段中唯一攻克海底风华化深槽的标段,起施工功法和施工组织得到业主由衷赞扬,其在攻克海底风化深槽段的一系列工法、工艺成为国内海底隧道修建研究的第一资料,成为四个标段模拟和学习的对象。
始终保持安全生产可控
翔安海底隧道地质条件复杂,存在砂土液化、富水、石土混杂、地下涌水涌泥涌沙、小断层节理发育等不良地质现象,岩体强度低、自稳能力差,存在发生渗透破坏的可能;且在施工中,上受海水威胁、下受地下水影响,施工风险源较多,存在地表下沉、涌水涌泥涌沙、坍塌等施工危险,一点纰漏,即有可能造成灭顶之灾。且A1标段穿越风华深槽段总长达386m,占整个隧道风华深槽段的59%。
面对众多不良地质,翔安A1标使用超前地质预报技术,综合TSP超前预报,同时补充以地质雷达预报和超前水平探孔:TSP地质探测技术,预测距离长,相对来说是对地质条件宏观性上的掌控,地质雷达作为TSP探测技术的补充,主要进行局部超前探测,对岩层裂隙级拱顶岩石厚度进行掌控,做到宏观与微观,整体与局部的集合;TSP和地质雷达探测技术,都为通过收集数据,经分析做出人为判断,考虑到与客观性存在一定的出入,项目部采取超前水平探孔,取得岩样进行分析,对数据加一验证,力争取得更加翔实的地质描述。
事实验证,超前地质预报手段是正确科学的。项目书记靳玉东说道:开工至今,翔安隧道施工生产保持安全可控,就是遇到意外小规模坍塌,也有惊无险。
为防止突发危险事故突发,项目部制定了各项安全救援预案,并于2006年4月、2006年12月、2007年6月进行了现场安全救援演练,根据演练结果进行评价和完善预案,以此提高项目部整体应急处置能力,减少安全事故造成的损失。有效的促进了安全施工生产。2008年4月,突入其来的险情还是让所有的人绷紧了神经,在主洞开挖到ZK7+427(被称之为F5风化槽)里程时,发生了坍塌,项目领导及时采取对策,号召动员大家积极抢险,采取锚杆支护,稳定围岩,然后进行喷浆,打止浆墙,通过回填灌浆进行围岩加固,最后进行超前支护和管棚支护,使得这次坍塌也是有惊无险,安全度过。
在开挖至F1风化深槽段时,巨大的安全压力,使得整个项目部的空气凝重起来。风化层是岩层受到风化后地质非常复杂的地带,为砂、石、泥的混合物堆积地层,风化深槽像一只下半部装满了淤泥沙石的水缸,自稳性极差,加上海底高水压的作用,稍有不慎,便泥沙俱下,产生“不可逆转”灾难性的后果。在经过四个月论证后,项目将超前支护和管棚支护作为保证施工安全的重要辅助工法,在进行注浆及全断面开挖前,立拱、喷浆进行超前支护,为帷幕注浆做好安全基础;在开挖前,对开挖面最好管棚支护,管棚支护多用于山岭隧道洞口施工,对施工空间有极大的要求,为解决这一问题,施工组织上提前预留空间,做到开挖每一循环都有管棚支护,确保施工安全。2007年12月20日,A1标安全穿越F1风化深槽段,实践再次证实其安全措施的有效。
尽心尽责百年隧道工程
翔安隧道规划设计之初,被定位为百年隧道,对工程质量要求极高。A1标在整个建设过程中,以“老A”的荣誉。“老A”的严谨、“老A”的创新精神,科学筹划,精密施工,在保证安全的同时,尽心尽力做好质量工作。
翔安海底隧道工程质量重中之重在于防渗防漏防侵蚀,还是具有极强的腐蚀作用。A1标在二次衬砌积极引进“防渗防腐蚀高性能混凝土”材料,这种可以说专为海底隧道设计的混凝土抗渗指数达到S12,而对城市建筑的抗渗要求国家标准仅为S8,新材料的使用,极大增强隧道的使用寿命;而在防渗防漏水上面,A1标段更是创新了当前隧道建设中的防水新理念,提出“分区防水”理念,以前隧道施工其防水板几乎作为一个整体的存在,而在AI标其防水板的放置上以5米为一个循环,实现分区防水,这样即使出现渗水,也仅仅在5米的区域之内,避免造成大范围的渗水,在“分区防水”主理念下,其他的辅助防水工法也紧跟形成。

在容易出现渗水的沉降缝及施工缝,项目经理孙振川介绍到:项目部进行了重点加强,并在整个防水措施中形成三道防线:第一道防线是背贴式止水带,其靠近防水板,为防水的第一条防线,一旦出现渗水,将渗水控制在较小的范围内;二是中埋式止水带,在衬砌的中间,其原材料为膨胀橡胶,有水进入后,其吸水膨胀,将空间胀满,把水堵死;第三道防线是“水泥基结晶防水材料”的引入,该材料一般多用于房建中,为“憎水材料”,当渗水达到“水泥基结晶材料”面时,水就像被玻璃隔绝一样,无法深入。在此严密的防水基础上,A1标更又在防水板上设计了预埋注浆盘,如果在工程使用过程中,发现漏水,即可通过注浆盘进行注浆凝固。“将防水做的像铁通一样”这是业主在看到防水方案时的感叹,而A1标防水方案,更被专家组誉为“最严密的防水手段”。
2006年10月19日,在由业主监理组织的翔安隧道工程工程质量大检查中,在四个标段中,翔安隧道A1标荣获第一名。在本次工程质量评比中,其中喷射混凝土支护、仰拱、止水带、混凝土衬砌均得满分,展示了领跑全线的专业队伍实力。
2007年5月23日,国家交通部督察组抵达厦门翔安隧道对各个标段进行了现场检查和随机抽查, 督察组专家对上、下行隧道中隔墙构造,喷射混凝土、防水板铺设、衬砌结构、竖井与地下连续墙等专项工程的重点检查中,A1标各项指标的合格率均为100%,在四个标段位列第一。
自翔安隧道开建以来,A1标第一家开工、第一家实现陆域端贯通、第一家进入海底段施工、第一家开挖至风化槽、第一家顺利通过风化深槽,其安全、技术、质量一直在四个标段处于领航位置,成为国内首条海底隧道建设中的“老A”。截至目前,翔安隧道左洞开挖2351m,服务隧洞开挖2540.8m,分别完成工程量的74.39%和80.45%,目前A1标段正全力奋战F4风化深槽段,解决以后施工中存在的最大威胁,预计2008年12月,A1标段将达到分界里程。(焦卫华 牛雪顶)