胶隧掘进难题深 台车施工巧创新
2010年1月7日凌晨3时30分,随着最后一声炮响,由液压凿岩台车公司负责开挖的青岛胶州湾海底隧道第四合同段上半断面率先到达分界里程,在新年伊始为青岛人民献上一份丰厚贺礼。三臂液压凿岩台车也在胶州湾海底隧道施工中圆满完成其建设使命,使其毫无悬念的成为隧道掘进工作中的一枝奇葩。
胶州湾隧道北连青岛市团岛,南接青岛经济技术开发区薛家岛,下穿胶州湾湾口海域,主隧道全长6170m,跨海域段总长度约3950m。隧道地质复杂,其中,Ⅱ~Ⅲ级围岩占54.1%,Ⅳ级35.4%,Ⅴ级10.5%,不良地段所含比例较大,特别是1750m海域段掘进施工中,断裂破碎带多,Ⅳ级围岩和Ⅴ级围岩在该段相间分布,而且海底覆盖层仅25m左右。由于进入海域段围岩破碎,节理裂隙发育,地下水丰富,爆破中经常出现滑层坍塌、片帮现象,因此胶州湾海底隧道施工困难程度非其他常规隧道施工所能比,在施工中任何一个环节都不可有丝毫的松懈。
目前,三臂台车钻注一体化科研工作正在逐步展开,台车公司再接再厉,解决三臂台车钻注一体化设备改造和施工中存在的技术难题,创造三臂台车更加广泛的影响力以及良好的经济和社会效益,使液压凿岩台车成为隧道建设中独秀一枝的奇葩。( 朱琴生 刘跃平 孟国基 )
胶州湾隧道北连青岛市团岛,南接青岛经济技术开发区薛家岛,下穿胶州湾湾口海域,主隧道全长6170m,跨海域段总长度约3950m。隧道地质复杂,其中,Ⅱ~Ⅲ级围岩占54.1%,Ⅳ级35.4%,Ⅴ级10.5%,不良地段所含比例较大,特别是1750m海域段掘进施工中,断裂破碎带多,Ⅳ级围岩和Ⅴ级围岩在该段相间分布,而且海底覆盖层仅25m左右。由于进入海域段围岩破碎,节理裂隙发育,地下水丰富,爆破中经常出现滑层坍塌、片帮现象,因此胶州湾海底隧道施工困难程度非其他常规隧道施工所能比,在施工中任何一个环节都不可有丝毫的松懈。

图1 三臂液压凿岩台车掘进施工

图2 三臂液压凿岩台车注浆施工
胶州湾海底隧道掘进,三臂液压凿岩台车优势尽显
针对复杂施工环境,台车公司在隧道掘进施工中不断探索新路子,最终确定以后排架立拱架为基准,钻杆穿越前排拱架的方法来提高钻眼精度,确保实现对超欠挖的有效控制,不仅很好地解决了台车掘进破碎围岩超欠挖问题,也大大提高了施工进度。精益求精的做事态度和行之有效的施工方法,确保了胶州湾海底隧道的开挖效果,不仅在不良地质段的掘进更加安全可靠,也改变了三臂液压凿岩台车不适用于不良地质段的传统看法,提高了设备的使用效率。不良地质超前预注浆,三臂液压凿岩台车领域拓宽
为满足青岛胶州湾海底隧道施工生产需要,充分发挥台车公司自身优势,根据股份公司指示,2008年12月成立钻孔注浆施工班组,全面担负胶州湾海底隧道海域段不良地质段超前预注浆施工任务。但在现场施工中发现,目前钻孔注浆施工中普及的多功能钻机由于本身的结构限制,施钻速度太慢,极大的制约了项目计划的进展,成为钻孔注浆施工中难以突破的瓶颈。台车公司基于对三臂液压凿岩台车快速、灵活的施钻特点的认识,大胆进行技术改革和创新,经过不断探索和实践,将原台车的钻杆更换为钻孔深度、钻杆强度和刚度更高的美国进口T38×3.66圆型加长钻杆,钻孔中的排渣采用改进后的高压水洗和高压风洗双重系统,按设计孔径大小配置相应大小的钻头由台车进行钻孔,用符合设计要求的设备、机具、材料、工艺进行施工组织,最终完成注浆孔及其他深管孔的钻进作业,施工效率为多功能钻机的6~7倍,这一个突破性的改进创新,不仅使三臂台车适用于爆破开挖施工,还适用于超前预注浆作业,缩短了工期,极大提高了工作效率,形成良好的经济、技术和社会效益,也将三臂台车的使用领域推上了一个新的高度,使三臂台车在隧道施工中获得了“全能王”的美称。在2009年5月20日召开的“青岛胶州湾隧道工程穿越不良地质注浆堵水加固技术研讨会”上 ,数位两院院士和专家对台车公司现场施工管理和技术水平给予了 “很专业”“很规范”“很先进”的评价,这不仅是对台车公司现场工作的肯定,也是对台车公司这种敢为人先的创新精神的褒奖。隧道超前地质探孔,三臂液压凿岩台车得天独厚
在超前地质预报施工中,超前地质探孔无疑是主要的、快捷直观的物探手段,由于三臂液压凿岩台车在超前预注浆施工中创新性的挖掘,也使台车彻底替代了多功能钻机,全面担负胶州湾海底隧道所有地质探孔作业,使超前地质探孔作业一个循环从以前多功能钻机至少24小时完成缩短为4个小时(一般一个循环为3个探孔),极大程度提高了施工效率。在胶州湾海底隧道,三臂液压凿岩台车累计完成超前探孔70次,每次钻探长度33m~50m。为下步施工安排提供可靠依据。目前,三臂台车钻注一体化科研工作正在逐步展开,台车公司再接再厉,解决三臂台车钻注一体化设备改造和施工中存在的技术难题,创造三臂台车更加广泛的影响力以及良好的经济和社会效益,使液压凿岩台车成为隧道建设中独秀一枝的奇葩。( 朱琴生 刘跃平 孟国基 )