中國(guó)高寒地區(qū)，極高風(fēng)險(xiǎn)隧道貫通攻克諸多難題
1月16日,中國(guó)雪鄉(xiāng)牡丹江,正是三九寒流急,但見大地銀裝素裹,處處寒意蕭殺,氣溫達(dá)零下30多攝氏度。云南彩鋼板
上午9時(shí),哈(爾濱)牡(丹江)客專愛民隧道距進(jìn)口773米的隧道深處。一臺(tái)挖掘機(jī)舉起長(zhǎng)臂,狠狠地刺向前方軟巖,隨著“撲通”一聲,這座我國(guó)高寒地區(qū)，極高風(fēng)險(xiǎn)高鐵隧道,被國(guó)內(nèi)隧道專家定性為“國(guó)內(nèi)高寒地區(qū)大難題”,也是黑龍江省首條“V”形隧道——哈牡客專愛民隧道勝利貫通!這是全線后一座貫通的隧道,標(biāo)志著哈牡客專線下工程全部完工,為2018年年底全線通車掃除了后障礙。云南彩鋼板
擔(dān)負(fù)施工的中國(guó)鐵建二十二局集團(tuán)哈牡客專建設(shè)者顧不上周圍還零星散落的碎泥塊,高擎紅旗吶喊著沖向掌子面。29個(gè)月,他們高揚(yáng)科技利劍,披荊斬棘,終于把紅旗插上了這座在我國(guó)隧道建設(shè)史上具有里程碑意義的隧道貫通點(diǎn),再次創(chuàng)造了中國(guó)高鐵建設(shè)奇跡!云南彩鋼板
三次進(jìn)洞三次都被“攆”出來
“愛民隧道地質(zhì)之復(fù)雜相當(dāng)罕見,在進(jìn)口段,我們?nèi)芜M(jìn)洞三次都被‘?dāng)f’了出來,大進(jìn)尺僅19.5米!”中國(guó)鐵建二十二局集團(tuán)哈建公司哈牡客專項(xiàng)目部隧道隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)徐松慚愧地說,他在東北地區(qū)參建了多條鐵路隧道,但愛民隧道一度成為他心頭一座不可逾越的大山。
中國(guó)鐵建二十二局集團(tuán)哈牡客專項(xiàng)目部經(jīng)理李寶成介紹, 全長(zhǎng)2940米的愛民隧道明挖段1050米,暗挖段1980米。“1980米,對(duì)我們這些‘老鐵’來說算不了什么,如果是普通隧道多一年就能完工。”可該隧道五級(jí)、六級(jí)圍巖占比超過95%,“相當(dāng)于在豆腐里打隧道!”
指著一張《愛民隧道施工形象進(jìn)度圖》,李寶成笑言各種線條圖例的涂畫,將這張圖紙幾乎變成了一幅五彩繽紛的畫作,“隧道穿越多處松散沉積層、第三系泥沙巖等。瞧,這是淺埋,這是偏壓,再看,那是富水,旁邊的是軟巖、大跨,還有砂巖、泥巖……這些地質(zhì)地層分布、接觸關(guān)系更復(fù)雜,犬牙交錯(cuò),有時(shí)相距幾米都大不同。”云南彩鋼板
愛民隧道被稱為“高寒地區(qū)地質(zhì)博物館”,是全線控制性工程,被中國(guó)鐵路總公司定為極高風(fēng)險(xiǎn)隧道,在隧道施工中風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)高,為我國(guó)高寒地區(qū)，一座高鐵隧道,類似風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)隧道,全國(guó)。云南彩鋼板
2015年8月,愛民隧道出口段正式開工。至當(dāng)年9月20多號(hào)時(shí),徐松帶領(lǐng)工人們按照設(shè)計(jì)完成了70米的明洞施工,并進(jìn)入正洞5米。云南彩鋼板
“那年雨水特別多,到9月了,還淅淅瀝瀝下個(gè)不停,洞口都是淤泥�！本驮谛焖缮罡欣Щ髸r(shí),一場(chǎng)人與隧道的超級(jí)大較量不期而至。云南彩鋼板
“愛民隧道地質(zhì)沉降收斂是個(gè)漸變的過程,終于有一天,進(jìn)洞的我們硬被‘?dāng)f’了出來!”中國(guó)鐵建二十二局集團(tuán)哈牡客專項(xiàng)目部安全總監(jiān)李朋亮說。他和項(xiàng)目部副經(jīng)理張新義等負(fù)責(zé)該隧道施工,絕大部分時(shí)間由他包保該隧道。
經(jīng)過檢查,李朋亮和技術(shù)人員發(fā)現(xiàn),完工的隧道明挖段左側(cè)邊坡上部出現(xiàn)了長(zhǎng)達(dá)1米多的大開裂,長(zhǎng)度20米的隧道仰拱縱向向外產(chǎn)生了30厘米的偏移,邊坡防護(hù)噴錨也出現(xiàn)整體劃移!“可那里的坡度是縱向1比20,橫向1比6,這樣的緩坡也坍塌?!”人們被深深震驚了。云南彩鋼板
技術(shù)人員會(huì)同設(shè)計(jì)、監(jiān)理和建設(shè)等單位人員經(jīng)過勘察,發(fā)現(xiàn)這里地處黏性土地層,這種地質(zhì)有弱至中等膨脹性,局部土層含水量大,自穩(wěn)能力差。當(dāng)?shù)乩习傩辗从?原來下面是采煤區(qū),后用雜填土回填,土質(zhì)極其軟弱,由此導(dǎo)致在降雨或者卸荷時(shí)引起牽引式蠕滑。在隧道進(jìn)口處,這種地質(zhì)有170多米。
經(jīng)過研究,人們決定在兩側(cè)打抗滑樁、鉆孔樁,從25米到30米不等。2016年6月,人們第二次進(jìn)洞開挖,當(dāng)正洞上臺(tái)階進(jìn)尺到19.5米時(shí),愛民隧道又發(fā)威了!“隧道初期支護(hù)變形趨快,厲害時(shí)一天收斂1厘米,導(dǎo)向墻及初支失穩(wěn),發(fā)生縱向位移,足足一米多!”徐松現(xiàn)在提起當(dāng)時(shí)的情況,還心有余悸。云南彩鋼板
兵來將擋,水來土掩。經(jīng)過有關(guān)方面論證,項(xiàng)目部決定在隧道暗洞增加臨時(shí)鋼架橫撐和豎撐,即不僅在隧道兩側(cè)打入抗滑樁,還在地表增加橫向關(guān)梁,將受力支撐從點(diǎn)連成面,相當(dāng)于在隧道正洞與兩側(cè)劃移體之間建立了防護(hù)墻。
然而,放蕩不羈的愛民隧道卻不肯輕易屈服。2016年10月,當(dāng)建設(shè)者們第三次進(jìn)洞掘進(jìn)時(shí),山體再次發(fā)生移動(dòng),隧道云南彩鋼板導(dǎo)向墻、初支鋼架被硬生生縱向推出來1米多……
為加快隧道施工,建設(shè)單位等于2015年11月、2016年3月,分別決定增加1號(hào)、2號(hào)斜井,“相當(dāng)于增加了4個(gè)工作面,這樣,愛民隧道暗挖段有6個(gè)工作面,平均每段只有300多米!”李朋亮說,可徐松卻沒有感到一點(diǎn)輕松,因?yàn)?號(hào)、2號(hào)斜井之間又有情況發(fā)生了!
1號(hào)、2號(hào)斜井之間隧道長(zhǎng)1088米,可有366米地質(zhì)為砂泥巖互層,自穩(wěn)性很差,導(dǎo)致隧道拱架快速下沉。1號(hào)斜井向2號(hào)斜井方向掘進(jìn)時(shí),正面遭遇這種不良地質(zhì),圍巖為6級(jí)或6級(jí)加強(qiáng),其中,在一個(gè)掌子面開挖到仰拱成環(huán)周期大約30天內(nèi),累計(jì)沉降達(dá)70厘米!
愛民隧道施工多處受阻,不得不停下來。
大招破解470米“連環(huán)套”云南彩鋼板
哈牡客專是中國(guó)“八縱八橫”高鐵網(wǎng)中北“一橫”,是東北鐵路快速客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。其進(jìn)入牡丹江市區(qū)時(shí),在郊外鉆入隧道運(yùn)行,在接近牡丹江站時(shí)再爬至地面,這樣能大限度減少高鐵開通對(duì)城市環(huán)境和百姓生活的影響。云南彩鋼板
李寶成介紹,這條從郊外一直修到市區(qū)的隧道就是愛民隧道�！癡”型的設(shè)計(jì),致使該隧道高差達(dá)41.8米!這種獨(dú)特的設(shè)計(jì),也使愛民隧道大埋深70米,小埋深僅3米多,給隧道施工帶來了很大困難。云南彩鋼板
如果說愛民隧道是全線的控制性工程,那么,進(jìn)口段100多米蠕滑段加上1號(hào)、2號(hào)斜井間的366米砂泥巖互層段等共計(jì)470米特殊地質(zhì)段,則如同一個(gè)連環(huán)套,成為該控制性項(xiàng)目的卡脖子工程。開工以來,砂泥巖互層地段發(fā)生涌泥12次,滑層地段發(fā)生突然變形情況3次,大變形段落長(zhǎng)160米,其他變形、塌陷達(dá)62次,山體蠕滑1次。
有關(guān)隧道專家斷言,愛民隧道貫通之時(shí),就是哈牡可專線下工程完工之時(shí)。而只有攻克特殊地質(zhì)段,才能降服愛民隧道!面對(duì)挑戰(zhàn),李朋亮和徐松他們能實(shí)現(xiàn)“V”型轉(zhuǎn)身嗎?
“在這樣一項(xiàng)極高風(fēng)險(xiǎn)隧道中施工,我們惟有科技創(chuàng)新,才能創(chuàng)造奇跡!” 就在人們猶豫時(shí),李寶成果斷組織技術(shù)人員成立攻關(guān)小組,科技立項(xiàng)2項(xiàng),同時(shí),聯(lián)合國(guó)內(nèi)有關(guān)隧道專家,展開科技攻關(guān)。
2016年2月26日,國(guó)內(nèi)隧道專家石新棟等5名專家會(huì)同鐵路總公司工管中心、工程鑒定中心,及建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理等單位人員深入現(xiàn)場(chǎng),充分肯定了項(xiàng)目部在進(jìn)口段明挖段對(duì)護(hù)坡打抗滑樁等方案可行性。云南彩鋼板
2016年11月23日,就在470米特殊地質(zhì)逼迫項(xiàng)目部停止施工時(shí),享受國(guó)務(wù)院特殊津貼、鐵路總公司突出貢獻(xiàn)專家劉招偉等5名專家來到現(xiàn)場(chǎng),在會(huì)同項(xiàng)目部技術(shù)小組進(jìn)行勘察、論證后,一套針對(duì)我國(guó)高寒地區(qū)極高風(fēng)險(xiǎn)隧道愛民隧道的大招終于出爐了!云南彩鋼板
李朋亮介紹,針對(duì)進(jìn)口段的蠕滑難題,他們堅(jiān)持內(nèi)外兼治。在隧道里面,他們?cè)诘谌蔚某两刀卧黾臃雷o(hù)結(jié)構(gòu),即在隧道內(nèi)側(cè)設(shè)6根人工挖孔樁,左右各3根,以此為支撐,在上面做了性的、長(zhǎng)17米的鋼筋混凝土套拱。在套拱上面,他們回填土石方,對(duì)暗挖段隧道產(chǎn)生反壓作用；在套拱下面,他們施工隧道初支鋼拱架和二次襯砌。這種方法,相當(dāng)于給隧道上了三層保險(xiǎn)!而在隧道地表,他們對(duì)未開挖地段先行注漿處理,固化土層,提高其穩(wěn)定性,然后依次開挖作業(yè)。云南彩鋼板
2017年3月份,職工們終于第四次在進(jìn)口段進(jìn)洞順利掘進(jìn),而此時(shí)距離開工已過去整整19個(gè)月,堪稱史上漫長(zhǎng)進(jìn)洞打開方式!隧道隊(duì)副隊(duì)長(zhǎng)孫世江說,他們對(duì)此地表注漿超過195米,達(dá)22000立方米。云南彩鋼板
1號(hào)、2號(hào)斜井間的區(qū)段由于埋深很深,況且地表有附著物需要拆遷,地表注漿不可行。專家和技術(shù)小組經(jīng)過論證,決定對(duì)砂泥巖互層進(jìn)行全帷幕注漿,把裂隙水排除,一下提高了土體穩(wěn)固性,圍巖也穩(wěn)定了。他們此類注漿長(zhǎng)度超過160米,合計(jì)15000立方米。
“對(duì)富水沙層,我們采用超前注漿方式,進(jìn)行預(yù)加固。每前進(jìn)1延米,就注入60立方米具有速凝效果的硫鋁酸鹽水泥,通過壓力擠壓、劈裂,把地層擠壓密實(shí),填充率達(dá)25%�！彼淼狸�(duì)總工程師劉雪冬說,超前注漿預(yù)加固是門技術(shù)活,壓力小,無法對(duì)巖層進(jìn)行擠壓、劈裂,不能有效排出地下水,而壓力過大,會(huì)對(duì)后方初期支護(hù)有影響。他們經(jīng)研究,創(chuàng)新了補(bǔ)強(qiáng)徑向注漿方法,在初期支護(hù)背后形成一道“止?jié){墻”,增強(qiáng)初期支護(hù)抵抗注漿壓力的能力,解決了這一難題。云南彩鋼板
2017年6月1日,有關(guān)專家再次齊聚哈牡客專,經(jīng)過檢查試驗(yàn),充分認(rèn)可了項(xiàng)目部對(duì)特殊地質(zhì)的處理方案。隧道施工更是有序推進(jìn),捷報(bào)頻傳:2017年5月18日,2號(hào)斜井至出口間主洞貫通。2017年8月13日,愛民隧道進(jìn)口至1號(hào)斜井間477米主洞順利貫通。云南彩鋼板
2017年10月,當(dāng)愛民隧道迎來第四次專家論證會(huì)時(shí),研究的重點(diǎn)已轉(zhuǎn)到后的貫通方案……
隧道設(shè)計(jì)大師史玉新認(rèn)為,愛民隧道軟巖占比國(guó)內(nèi)罕見,特別是變形大,控制點(diǎn)多,項(xiàng)目部技術(shù)人員和有關(guān)專家一起攻克高寒、淺埋、偏壓、富水、大跨等難題,其創(chuàng)新做法值得我國(guó)高寒地區(qū)隧道施工借鑒。截至目前,項(xiàng)目部創(chuàng)新總結(jié)了兩項(xiàng)技術(shù)成果,并已申請(qǐng)發(fā)明專利5項(xiàng)、實(shí)用新型專利8項(xiàng),發(fā)表科技論文數(shù)篇。云南彩鋼板
29個(gè)月為了42秒鐘的穿行云南彩鋼板哈牡客專設(shè)計(jì)時(shí)速250公里每小時(shí),將來建成通車后,風(fēng)馳電掣的高鐵穿過愛民隧道僅僅42秒鐘。可為了這42秒鐘,李寶成、李朋亮和徐松帶領(lǐng)上千名工人奮戰(zhàn)了29個(gè)月!這個(gè)不等式,讓人們看到了中國(guó)高鐵一日千里的秘訣,更看到了中國(guó)高鐵建設(shè)者在白山黑水之間創(chuàng)造的中國(guó)高鐵奇跡和中國(guó)高鐵精神!
李朋亮說,愛民隧道復(fù)雜的地質(zhì)和高尖的技術(shù),在沒有成功經(jīng)驗(yàn)借鑒的情況下,他們始終堅(jiān)持穩(wěn)扎穩(wěn)打,不斷加強(qiáng)工藝工法創(chuàng)新,而從不蠻干盲進(jìn)。他介紹,在面對(duì)五級(jí)、六級(jí)圍巖時(shí),他們除了加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)外,還廣泛采用89大鎖腳,利用超前小導(dǎo)管進(jìn)行超前注漿,對(duì)地表注漿、全斷面帷幕注漿、地表縱向抗滑樁加固等隧道施工防護(hù)措施,他們更是全部派上場(chǎng),“在特殊地段,我們采取了很多特殊措施。比如,我們對(duì)隧道拱架的小鎖腳加固加密,設(shè)計(jì)要求4根一個(gè)點(diǎn),我們加到6根,甚至8根,再配合89大鎖腳!”
在攻克愛民隧道科技難題中,如果說專家論證會(huì)是一錘定音,那么,徐松帶領(lǐng)職工們進(jìn)行的大膽探索則是起伏跌宕,甚至如泣如訴。2016年11月份,在1號(hào)斜井向前掘進(jìn)了250米處,工人們?cè)陂_挖中導(dǎo)時(shí),發(fā)現(xiàn)初支上面掉碎塊,提高警惕的測(cè)量員孫銘澤驚訝地發(fā)現(xiàn)其日沉降量達(dá)30厘米!他連忙告訴徐松,后者當(dāng)即命令撤出所有人員和設(shè)備等,并對(duì)開挖掌子面立即進(jìn)行返壓回填,并大膽進(jìn)行全帷幕注漿。這也是愛民隧道實(shí)施全帷幕注漿,后來受到專家肯定,并成為治理愛民隧道大招的“致命殺手锏”。云南彩鋼板
“我們始終如履薄冰、如臨深淵!”李朋亮說,正是他們?nèi)绱诵⌒囊硪?才確保了隧道盡管發(fā)生過大小無數(shù)次沉降收斂,但沒有一次事故塌方,這也創(chuàng)造了我國(guó)極高風(fēng)險(xiǎn)隧道施工紀(jì)錄。
“我們不僅要實(shí)現(xiàn)愛民隧道勝利貫通,還要保證哈牡高鐵勝利通車!”李寶成滿臉嚴(yán)肅地說,項(xiàng)目部始終視高鐵運(yùn)營(yíng)安全為高使命,把確保工程質(zhì)量當(dāng)成管理底線,“這也是我們的莊嚴(yán)承諾!”云南彩鋼板
徐松說,愛民隧道連續(xù)三年冬季施工,“冬季施工考驗(yàn)的是良心,更是責(zé)任心!”。在中國(guó)雪鄉(xiāng)動(dòng)輒零下20多攝氏度甚至極端低氣溫達(dá)零下35攝氏度的情況下,他們從混凝土攪拌站到運(yùn)輸,再到現(xiàn)場(chǎng)作業(yè),堅(jiān)持保溫保暖“武裝到牙齒”。他說了兩個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù),“愛民隧道作業(yè)掌子面始終是十二三攝氏度,混凝土入模板溫度始終高于5度!”云南彩鋼板
一次,冬季施工灌注混凝土?xí)r,質(zhì)檢員鄭春銘發(fā)現(xiàn)混凝土入模溫度低于5度,他當(dāng)即命令停止作業(yè),經(jīng)了解,罐車通過鐵路道口時(shí)遇到封閉,造成車輛晚到2個(gè)小時(shí),造成混凝土溫度下降。在指揮工人倒掉不云南彩鋼板符合要求的混凝土后,他把情況立即報(bào)給隧道隊(duì)和項(xiàng)目部。隨后,他們出臺(tái)了一整套整改措施,包括隧道混凝土施工前項(xiàng)目部與鐵路部門加強(qiáng)溝通確保道口暢通,提高拌合站出品混凝土溫度,以及加強(qiáng)施工便道維修等,使類似事件再也沒發(fā)生。
施工小工藝連著高鐵大質(zhì)量。隧道帷幕注漿分前進(jìn)和后退兩種方式,工人作業(yè)多采用后者,因其操作方便、節(jié)省時(shí)間。但劉雪冬和技術(shù)員于興達(dá)發(fā)現(xiàn),愛民隧道砂泥巖互層黏性高,鉆桿后退時(shí)常被擰斷,拔不出來云南彩鋼板,影響了作業(yè)效率,還會(huì)造成質(zhì)量和安全隱患。他們經(jīng)研究,將鉆頭側(cè)翼由平面改為尖銳狀,并為長(zhǎng)鉆桿穿上一根PVC管“外套”,使鉆桿后退時(shí)能輕易切破“外套”,并從中“金蟬脫身”,提高了施工效率和質(zhì)量。質(zhì)檢員鄭春銘和技術(shù)主管李杰等則針對(duì)圍巖變形收斂不均勻、隧道鋼架拱腳不在一個(gè)水平面從而影響受力的問題,提出預(yù)埋監(jiān)控量測(cè)點(diǎn),通過大數(shù)據(jù)分析加工特殊鋼架,使難題迎刃而解。云南彩鋼板
在施工中,技術(shù)人員還發(fā)現(xiàn),全帷幕注漿拔出導(dǎo)管后,整個(gè)斷面會(huì)有若干孔洞,造成局部注漿不到位。他們經(jīng)過摸索,創(chuàng)造性地在孔洞中加放長(zhǎng)錨桿,并通過注漿加固,確保了此后沒有圍巖坍塌現(xiàn)象。云南彩鋼板
為了保證愛民隧道和哈牡客專的質(zhì)量、安全,還有一個(gè)不得不說的故事。根據(jù)安排,愛民隧道初計(jì)劃2017年8月貫通,后改為2017年10月份。而此時(shí)隧道正在進(jìn)行難度大的進(jìn)口段,及1號(hào)至2號(hào)斜井區(qū)間的特殊地段施工,平均每天只能掘進(jìn)0.5米。于是,隧道貫通時(shí)間被無條件地后推到11月底,后又被推到12月中旬……云南彩鋼板
2018年1月16日,建設(shè)們終迎來了隧道安全勝利貫通!云南彩鋼板
