攻克千难万险,只为贯通引汉
日期:2018年12月06日 来源:陕西宁陕 浏览量: 字号:[ ]

曾有专家在调研引汉济渭时说过,“在隧道施工中,遇到硬岩、破碎带、岩爆、涌水、高温高湿、长距离通风的某一种并不鲜见,但引汉济渭竟然全部遇上了,其施工难度可想而知,简直就无法想象。”可以说,引汉济渭的施工建设就是一部攻坚克难的纪录片。


深度,2050米埋深

引汉济渭秦岭隧洞是人类第一次从底部洞穿秦岭,最大埋深达2050米,在同类型工程中为世界最深。最浅的埋深也有500米,平均埋深达1300米。

乘车进入洞内,一路向下或平路行驶,一两个小时的车程后,谁能想到自己已深入地下两千多米。越岭段埋深很大,与之相随的是,埋深越深地应力就越大,埋深越深地温就越高,而这也为岩爆和高温高湿创造了条件。埋深大还加剧排水、通风等难度。在这里工作的人是名副其实的“地下工作者”,他们不易看得清秦岭的巍峨,却最能感受到秦岭的深邃。


强度,岩爆段超1/3

岩爆具有突发性、破坏性。岩爆伤害是引汉济渭工程施工过程中的一大重要危险源。高强度硬岩掘进中岩石压力释放造成岩爆,受地应力和地热影响,隧洞开挖使洞室附近产生应力集中,导致隧洞岩爆非常频繁。据统计,10公里长的第一掘进段有3公里多存在不同程度的岩爆,超过整个洞段长度的1/3。

根据岩爆等级划分,该洞段基本是中等及以上岩爆。难以预测的岩爆如同悬顶的“达摩克里斯之剑”,总是出现在一声像塌方又像爆炸的闷响之后,早已不能自持的岩石便“稀里哗啦”地爆落,轻则吓人一跳,重则砸毁设备,破坏原有支护体系,甚至威胁着施工人员安全,打乱了正常的施工工序,制约着项目施工。

为预防岩爆事故发生,项目采取了多种有效措施。一是多次召开专家会,根据岩爆等级,对突发性岩爆、滞后性岩爆的预测、预防、处治和安全施工等方面提出系列切实可行的方法。二是引进大连理工大学研发的微震监测岩爆预测系统,提前掌握前方岩体具体参数,对岩爆情况进行预测,并作出相应预防措施。系统投入运行以来,预测准确率达到75%以上,极大地降低了岩爆危害。三是采用仿纤维高分子纳米材料融入混凝土浆液中,提高喷砼强度,强化支护体系。四是完善TBM设备配套设施,以便突发情况下能及时启用,确保人员、设备安全。五是总结研究岩爆规律,包括岩爆发生的围岩参数和先期征兆,并结合微震监测数据加强防护。六是加强岩爆防范安全培训,提高员工安全意识,掌握突发情况的应急措施,以及作业过程中的注意事项。七是一线作业人员头戴钢盔进行施工。通过实施一系列措施,有效降低了岩爆事故的危害。


硬度,Ⅰ、Ⅱ类围岩占比89.6%

秦岭隧洞TBM掘进段全长18275米。其中,Ⅰ类围岩3050米,占总长16.7%;Ⅱ类围岩13320米,占72.9%;Ⅱ、Ⅰ类围岩即硬岩、极硬岩综合占比高达89.6%,仅花岗岩就占全隧74%。围岩强度高达307兆帕,比235兆帕的钢板还要高72兆帕。花岗岩具有质地坚硬致密、强度高、抗风化、耐腐蚀、耐磨损等特性。这些特性是雕塑和建筑的首选之材,但却对隧道掘进造成极大困难。

极硬岩围岩严重制约TBM掘进,并极度磨损刀具。一般项目TBM掘进一年换刀数量135把左右,而岭南TBM掘进一个星期更换刀具数量就达到123把,平均0.74把/延米,刀具更换及刀具检查时间较长。这不仅拉升了工程成本,也影响着生产效率。2018年6月,经过数次检修的TBM刀盘在不同部位出现焊接裂纹和结构裂纹。项目根据前期TBM设备专题会和四方会议意见,经过细致准备,聘请专业人员进行刀盘焊接修复,恢复掘进。同时,项目在换刀的同时检修设备或进行其他作业,加强工序衔接,将影响将至最低,保证后续施工平稳推进。


湿度,惊心动魄的涌水抢险

涌水几乎是山岭隧道难以避免的问题,秦岭隧洞更是如此。自TBM试掘进以来隧洞出水较频繁且出水量大,先后发生6次较大集中涌水。2016年那场“2·28”特大涌水,至今让人记忆犹新。

2016年2月24日8时45分,引汉济渭项目TBM掘进至桩号K30+381.1时,掌子面右侧突发涌水,涌水量达300立方米/时。2月28日,掌子面中线至右侧出现大面积垮塌现象,再次出露新的出水点,掌子面涌水量达到840立方米/时。项目第一时间启动应急预案,项目员工积极投入抢险,并将险情及时通知各参建单位。集团公司和公司高度重视,公司领导亲赴现场指挥抢险,抽调兄弟单位抢险人员帮助项目共渡难关。

在项目竭尽全力抢险中,涌水未减反增,主洞水位汹涌上涨。TBM设备所用5、6号电机、两台发电机、两台输送泵、1台速凝剂泵、两台空压机、高压电缆卷盘全部被淹。

“2·28”特大涌水单点单次涌水量超过20000立方米/天,累计涌水量高达46000立方米/天,在工程只完成约1/10掘进洞段长度的情况下,已达到标段设计最大涌水量12226立方米/天的3.76倍,“2·28”特大突涌水组成上千人抢险团队,不分昼夜的艰苦奋战,历时75天,才得以战胜险情,恢复施工。

像“2·28”这种特大涌水虽然不常发生,但是秦岭水系发育,地下水发达,隧洞涌水严重,超过最大设计量近4倍,需要水泵不间断地抽排。受涌水和高温影响,洞内湿度超过90%。

 

温度,巨大的“蒸笼”

在这数九寒天的时节,我们穿两件单衣就会觉得冷,但奋战在引汉济渭秦岭隧洞的员工们正在40℃左右的洞内施工。两千多米埋深产生的地热,加上TBM掘进和其他机器产生的热能、电气设备散热、刀盘与掌子面摩擦发热,整个隧洞就是一个巨大的“蒸笼”,温度一直在40℃左右居高不下,刀盘内温度甚至超过50℃。

进入主洞后,在洞内待上二十分钟,身体就会开始大量出汗。在里面作业则会汗流浃背,湿透衣衫。人需要大量喝水补水,体内的水则会在高温环境下出汗蒸发,形成循环,这种“被蒸桑拿”的体验只有一线工人有着最深刻的感受。

正是因为高温加涌水,所以洞内异常闷热潮湿。对这些工人而言,洞内一年四季都是酷暑。每班进洞人员都会自带一大瓶饮用水,班组也会在班前领取足够的桶装水,保证有水可喝。在这里工作的人早已对高温高湿习以为常,但为减少危害,项目工会会定期“送清凉”,并发放防暑降温等药品物品,保障员工健康。


长度,10公里超长距离通风

独头掘进10余公里的超长距离通风对秦岭隧洞也是巨大考验。目前已完成TBM掘进8521米,加上主洞延伸段1942米,TBM辅助洞室405米,现阶段通风距离达到10868米。万米长隧紧跟的是万米风管,由于井深大,喷砼和焊接发热产生的高温、其他机械设备散热,洞内施工现场酷热难耐。TBM每向前掘进一段,就需要把风管向前延伸一段。

隧洞采用压入式通风,新鲜的空气通过风机加压,经10公里长的风管输送到掌子面附近。通过市场考察和测试,项目选取能够适应洞内环境的风管,并对沿途作业台架进行优化设计,保证风管顺利穿过,减小风压损失。安装过程中,尽量安设顺直,定期安排专人对通风设备进行维护,同时对风管局部漏风位置进行修补。同时,在TBM设备上安设制冷机,冷却新鲜风。


难度,综合排名世界第一

引汉济渭秦岭隧洞是人类第一次从底部洞穿秦岭,2050米的埋深在同行业属于世界最深,4号斜井为亚洲第一斜井,隧洞所穿秦岭洞段几乎全为硬岩。即使使用隧道施工最为先进的TBM掘进也极其艰难。

正如前文所说,“在隧道施工中,遇到硬岩、破碎带、岩爆、涌水、高温高湿、长距离通风的某一种并不鲜见,但引汉济渭竟然全部遇上。”在“三高两强一长”等诸多难题的叠加下,引汉济渭秦岭隧洞岭南TBM工程综合施工难度世界第一。


态度,千磨万击、矢志贯通

凿通天障,开拓空间。作为一名隧道建设人员,能够参与引汉济渭这个历史性工程是我们的幸运。项目始终致力于搞好项目建设、擦亮中铁隧道局品牌,即使困难重重,项目也有信心全部攻克。

攻克千难万险,只为贯通引汉。秦岭山下,中隧人身体力行将这豪壮誓言付诸实践。为了造福三秦人民,引汉济渭全体参建人员始终坚守在施工一线,为实现引汉济渭秦岭隧洞全线贯通而继续奋斗。

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