挑战国内长大隧道8公里独头掘进极限
日期:2008年07月22日 来源: 浏览量: 字号:[ ]

        7月17日,目的地宜万铁路第一隧——野三关隧道。一路山道行来,顺着司机师傅的指向,赫然发现这座现代化的隧道建设与葱郁的山林融为一体。早从新华网看到宜万铁路野三关隧道这个地心深处宏大“宫殿”“地道战”的激烈与从容,惊异于“错综复杂的地下迷宫”的描述,但盘山而上,甫入洞口,迎面而来的寒气和幽深,似乎没有终点的延伸,冲击着人的眼球和心理。就是这座穿梭于深山中13.846公里长的隧道,正进行着中国长大山岭隧道建设史上的极限挑战——独头掘进8公里,挑战者是中国中铁隧道股份隧道二公司承建的15标段,这也是全线43个标段唯一一个自行设计施工总承包的标段。

“15标vs世界地质博物馆”,狭路相逢,勇者独舞。

        对于野三关隧道,有人慨叹,隧道建设中能找到的不良地质在这条隧道中都能找到标本,这是一个集聚众多不良地质为一体的“世界地质博物馆”。
        野三关隧道所处地形、地质、水文情况极为复杂,隧道穿越碳酸盐岩地区,地表岩溶强烈发育,背斜、断层、漏斗、落水洞、地下暗河、溶洞、溶腔、溶槽、溶管星罗棋布。其中工程区共有6条暗河及多个岩溶管道,共需穿过12条断层,其中F18断层还与3号暗河连通,除此以外,还存在着瓦斯、岩爆、软岩等诸多不良地质灾害因素。
        2006年2月,铁道部工程设计鉴定中心汇集路内外地质、隧道专家,对宜万铁路标段工程进行地质分析,确定了野三关等全线8座一级重点风险隧道;铁道部多次强调,宜万铁路建设的成败,关键在于隧道,而隧道施工的成败,关键在于野三关、大支坪等8座一级重点风险隧道。
        隧道二公司经理阳云说,“看到工程简介书我们就深切感觉到这将是一场艰苦卓绝的攻坚战”。然而这支从破解世界级地质难题宜万铁路圆梁山隧道拼杀过来的队伍,从进场伊始就以先进的施工机械、科学的工序安排、精密的安全措施、丰富的施工经验与“宜万第一隧”展开了对垒。
        几经论证,中铁隧道集团制定了“平导优先,整体推进”的施工方案,形成了正线隧道加设平导,平导辅助正洞施工,同时起到探明地质和通风排水的作用,并通过平导的作用加开横通道,形成正洞分段开挖、双向开挖、多工作面同时作业的施工思路。
        在现场组织上,15标工区明确以生产副经理、土木总工、机械总工为主体的现场组织管理、施工技术、设备物资保证责任,注重发挥系统管理的组织协调作用。“一个月建点开工,一个月形成生产能力。”2004年6月,工区进场后迅速完成了洞门刷坡、便道修筑、机械设备调配、网电准备和生产生活场地建设等基础设施,第一时间形成了生产条件。

        然而始料未及,隧道在开挖一开始就给建设者们来了一个“下马威”。7月15日,平导掘进至130米处,遇到了软弱地质和溶洞群,且这些不稳定地质出现在散沙堆积层上,开挖只能一点一点往前“扣”。并用“胆识”和“扎实”应对:经优化论证,平导队采取立拱、穿钢轨、打管栅、打锚杆、挂网喷浆办法一步一步推进,软弱地质和溶洞群段应“步”而摧。
        在掌子面,记者见到了当时的平导开挖队工班长文国庆,工区书记甘荣国介绍说,正是这位钢铁汉子在地质条件恶劣的情况下,带领开挖队,取得了一个又一个良好的成绩。铁道部工管中心原主任施德良赞誉15标平导队的施工代表了全线高水平,文国庆也被恩施州政府评选为劳动模范。
        暗河、溶洞、煤层、瓦斯段、断层破碎带、高应力地质如同幽灵不时出现,阻扰隧道向前延伸。2006年5月,15标遭遇200米柳山拐断层,该断裂规模较大,地下水补给范围大,沿断层产生的涌水规模大,围岩自稳能力非常差,容易造成隧道大面积坍塌。工区高度重视,2次召开专题会讨论,决定采取帷幕注浆方法,经过历时两个月的施工,安全顺利通过这一地段。
        2006年9月Ⅰ线9通DK119+503处隧道右侧揭露1100立方米大溶洞,溶洞与地下暗河连通。初次遭遇暗河,隧道建设者心头一紧,但接下来的处理方案保证了掘进的万无一失:采取锚网喷加固溶洞顶部围岩、清除溶腔内坍落物疏通暗河河道、封闭溶洞出露口的方法将封堵溶洞内地下水;采用型钢钢架加固初支,将C25普通衬砌混凝土变更为K0.5MPa C30防腐蚀钢筋混凝土,保证隧道的结构不受破坏;工作面弱爆破每循环进尺控制在0.5-0.8m,重新开始掘进。
        在此期间,在1线开挖到3960米左右时,遭遇开挖以来的最大挑战,前边是2000米的软岩高地应力地段,软岩高地应力地质一直是隧道开挖的难点,其自稳能力极差,容易造成坍塌变形,且这2000米软岩呈阶段性分布,中间夹杂大量溶洞、断层地质,开挖极其困难。工区在进行量测之后,发现围岩变形量较大,施工人员加强开挖支护,进行水平超前探孔,了解前面地质段,“小心翼翼”向前开挖,由于地质复杂、工序复杂且要求极高,开挖速度降至月进尺仅30米。
        类似这样的地质险情在隧道的开挖中一直延续着,梭矿车每一米的行进,都包含着建设者的心血和汗水,一路而来同行的工区书记甘荣国不断介绍着:那段出现过溶洞,那段出现溶水,那段遇到过煤层,这段是一道大断层,这段混凝土后是一道大暗河,这段的粉砂类岩层给运输和开挖带了极大的麻烦……。这是一条与恶劣地质条件搏击前行的路,这也是一条勇者无畏的前行路,这条路上承载太多“狭路相逢勇者胜”的场景。

优异表现得高度认可,两次追加施工任务,遭遇长大山岭隧道8公里独头掘进极限

        野三关隧道地质复杂程度令人惊叹,安全及快速施工令人担忧,但15标的建设者们早有了应对之策:工区针对施工中重难点技术问题,组织方案论证,强化技术方案制定实施与生产的有机结合,实施了全方位、全过程技术监控,在提前地质预测方面采取先进的“TSP探明前方围岩地质”、“雷达地质探测探明隧道底部地质”等五项技术手段,逐步清理开挖路上的一个个障碍,保证施工安全和进度。“地质提前探测预报就是我们的眼睛。”工区经理阳云在谈到这一问题时说到,正是由于提前地质预报,探测出一条暗河和一大溶洞,有力的规避了施工风险。
        在大小隧道开挖事故频频发生的宜万铁路,15标段安全生产一直处于可控状态,15标工区针对隧道突泥、突水、瓦斯突出、坍塌冒顶、硬岩岩爆和软弱围岩地质等高风险施工情况,认真修订、完善和执行了防范化解高风险8项预案。先后投入60万元,安装声光摇控报警系统、医用急救设备等应急设施,安全有保障在笔者到达那天,野三关隧道洞口清晰显示:实现安全生产1465天。
        与严格安全措施相对的是,隧道开挖进度并没有落下。开工四年多来,平导施工平均月进尺300米,实现最高月进409M;I、II线正洞开挖和扩挖实现最高月进700.5m,均创造了国内同类复杂地质条件下长大隧道施工的高水平。
        隧道快速开挖速度与15标的工区管理及工序衔接是分不开的。野三关隧道独头长隧、多工作面作业的管理,一直是工区管理面临的首要任务。为提高组织管理水平,经理阳云注重在重难点管理中找准切入点,从精细化管理中体现规范,通过对人员组织、现场管理、技术保证、机械设备保障、安全质量监控、责任成本落实等方面进行统筹考虑再责任到“面”到“点”,做到问题统筹考虑,精细处理。
        15标野三关隧道在强力保证安全生产,组织管理、文明工地建设的基础上,出人意料的施工进度赢得各方的高度赞赏。国家发改委、国家安全监管总局、湖北省政府、铁道部、中国铁路工程总公司、武汉铁路局均对野三关隧道15标的建设给予高度肯定。新华社、湖北日报社、湖北电视台、人民铁道报等新闻媒体多次到15标工地采访报道。15标也连续两年获宜万铁路建设先进单位,2006年度武汉铁路局优秀项目部。
        与之对应的是捷报频传:
        2006年3月29日,野三关平导开挖突破6000m。
        2007年1月18日,野三关Ⅱ线(即I线平导)达到原分界历程。
        2008年2月7日I线开挖至6920.5m第一次合同分界里程。其前,宜万铁路总指挥部对15标的快速安全掘进高度赞扬,并根据国家发改委批准的宜万铁路Ⅱ线开工的要求,面对Ⅰ线、Ⅱ线同时施工,对15标段Ⅰ、Ⅱ线各追加870M开挖任务。
        2008年5月20日II线开挖7795m第二次合同分界里程。宜万铁路总指挥部再次提出Ⅰ、Ⅱ线再次追加200m的施工任务。15标段野三关隧道总掘进长度达到7995.5米,长大山岭隧道独头掘进8公里极限来到!

         8公里长大隧道独头掘进,伴随着世界级地质难题的是一项项长大山岭隧道施工技术的突破与创新……

        行业内提起长大隧道8公里独头掘进,在倒吸一口冷气的同时,夹杂着兴奋与慨叹:8公里独头掘进是隧道建设史上前所未有的极限挑战,8公里独头掘进将突破一道道长大山岭隧道修建技术,8公里独头掘进的完成更将刷新国内山岭隧道修建史上的诸多纪录。
        长大山岭隧道的通风问题,是独头掘进成败的关键问题。野三关隧道的通风方案在经历实践验证的成功,也创造了长大山岭隧道通风距离之最。野三关隧道长距离通风根据开挖断面风量需求及作业面个数、个人通风需求参数等来设计,通过对主扇通风方案、移动风机通风方案、施工射流通风方案及风向原理进行研究和分析,根据不同的施工阶段,分不同的四种方案进行:在横通道没连通正洞和平导前,正洞和平导各自采用独立的压入式通风;横通道连通正洞和平导后,横通道至洞口段采用施工射流通风,掌子面采用管道压入式通风;平导或正洞下导坑开挖瓦斯段,采用射流风机升压的巷道通风,并根据瓦斯涌出量、瓦斯压力变化,及时调整通风系统,重新进行优化设计;平导超前进入正洞的下导坑与正洞开挖面打通后的扩挖段,利用射流风流排出污风,其它各掌子面独头段采用管道压入式通风。
        在梭矿车上不时看到直径1.5米的通风管道如同苍龙蜿蜒,巨大的射流风集呼啸而来,项目生产副经理王雪飞说:每分钟有3000立方米的新鲜空气送到掌子面。
        野三关隧道独头掘进的开挖爆破一直是重中之重,由于其复杂的地质条件,不同地质需不断优化爆破方案,调整、改进爆破措施,以到达开挖的安全有效,在工区看到一份瓦斯煤系地层爆破的要求,针对爆破厚度、方式,装药方式、起爆方式、爆破地点及作业要求及保证都有着详细的说明,林林总总下来共有21条规定之多。正是这种根据地质条件不断优化的技术追求,使得野三关隧道在各种不良地质条件下安然前行,其对于野三关隧道光面爆破技术的改进及实践,得到了中国建筑协会工程质量管理分会的认可,被评为2006年度全国优秀质量管理小组。
        在梭矿车上行进,随着立于矿车前端的导引员的哨音,在平导、Ⅰ、Ⅱ之间错综穿行。对于独头掘进8公里,隧道内的运输压力可想而至,从掌子面到出渣处,来回需要两个半小时,并且随着隧道的向前延伸,运输的成本和压力越来越大。运输队在完成任务方面是及其出色的,在梭矿车洞内的一个调度点,调度员介绍,隧道开工四年来 ,工作面最多时达六个,但从没出现梭矿车相拥相撞的情况,对于梭矿车导引员来说,他们口中哨声的轻重缓急,就是有轨运输的快、慢、停、靠、让的最好调度。
        隧道独头掘进越深,测量工作的难度便愈大。测量组坚持严格复核制,重要桩点多级复核,不同测量环境下的测量调差,特殊情况施工工程师跟踪测量放线,现场反馈测量信息及时处理,确保了精确测量。
        在7公里长的开挖掌子面,见到工人进行超前探孔,而这一探孔的深度就达到了60米,并且在钻爆施工中,每五米就再分别进行一次探孔,在场施工的员工都知道前面地质条件的复杂和其带来的危险性,但仍镇定的进行着各项工作。
        这里不需要突泥涌水的冲锋陷阵,不需要隧洞塌方的紧急救援,这里不需要英雄主义,这也许仅仅是一支专业化到平淡无奇的队伍,运用他们的智慧与经验,运用他们的新设备与先进的科技手段,向独头掘进8公里吹响集结号,向隧道修建史上的一个个技术难题发起冲锋。

“青山伴我筑坦途,我为青山秀人文”

        在赶往野三关隧道的路上,隐约看到野三关隧道工地在葱郁中闪烁,等到得洞门口一看,才恍然大悟,从洞口及搅拌站上方,不像其他隧道口看到的光秃秃的山石裸露,而是被人工绿化的边坡草地,工区书记甘荣国介绍到这片绿地有8000平方米。
        15标在进场指出就针对宜万铁路环水保要求高的特点,实施全员、全方位环境治理,明确提出将环水保和文明施工列入控制目标,并将其纳入考核管理。工区严格遵守环境保护与水土保持属地管理原则,认真执行《环境保护管理办法作业文件》,保证环水保工程有序可控,责任到人,落实到位,在具体实施过程中做到与正式工程同时设计、同时施工、同时竣工和投入使用,全面维护区域内的生态平衡。工区先后完成施工便道浆砌挡土墙917.6立方、13320平方米的路面场地硬化、8000平方米的边坡绿化,4座沉淀池的修建;在施工生产废水的处理上严格按照三级沉淀并检验达标后进行排放;生活垃圾按照有机和无机集中分类堆放,统一处理。工区先后四次邀请和接受巴东县水土保持局、环境保护局的现场检查和环境监测,满足环水保标准要求。
        在工地文化建设方面,15标更在一开始筹建好工地文化建设网络体系,结合工程建设规模、周期、业主愿望和队伍建设、文化建设要求,坚持生产建设硬指标与文化建设的硬要求相结合。以落实好中国中铁和中国中铁隧道VI为主,以项目视觉建设为出发点,以规范项目员工行为建设和服务工区管理做好全过程控制。登上野三关隧道工地洞口,“系宜万筑路隧道通途 弘奥运超越施工极限”的巨幅标语映入眼帘,同时安全生产的标语也赫然在目,其醒目的路标,飘扬的旗帜,主彩色调的企业理念视觉宣传,也很好的展示了企业形象和员工精神面貌。 
        在路地关系建设上,工区本着以人为本、和谐发展的思想,尊重当地民族风俗,严格按相关法律程序办事,全面加强了与当地政府部门、驻地周边群众、业主、监理、设计等单位的联系与沟通,争取当地人民的理解和支持。15标工区与巴东县移动通讯公司联谊,为当地土家族呈现了精彩纷呈的晚会演出;在得知通往野三关镇的路需要修缮时,工区更主动出资支持当地基础设施建设。
        15标文明工地的建设也给每个来到这个工地的人以深刻的印象,15标工区在保证施工生产顺利进行的同时,确保文明工地建设同步推进;在容易出现紊乱的地方,工区更是做了严格的规定,如掌子面,工区严格规定作业区50m内文明施工由作业分队负责,并严格文明施工交接班制度,机具、材料摆放整齐有序。在隧道洞口,生产区空压房、实验室、拌合站、机修车间、材料库、大堆料场等临建设施有序伫立;在梭矿车上沿隧道一路行去,各个作业面也井然有条,干净舒爽。       

        目前,15标野三关隧道Ⅰ线开挖剩余130m, Ⅱ线开挖剩余126m,然而这新增的开挖段却如巨石压在工区的心头,追加的开挖任务段恰处于F17断层带岩溶低阻异常段,地质条件及其复杂。然而工区经理阳云依然波澜不惊,“先探后挖、不探不挖、探不明不挖、预报手段和措施不齐不挖、有异常情况时措施不到位不开挖”,在这一原则下,再难的地质条件也能保证施工安全,加上这帮不辞辛苦的兄弟,没有什么能够阻拦挑战8公里独头掘进极限的脚步。(图文:牛雪顶   甘荣国)


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