书城建筑闽赣万重山——向莆铁路建设纪实
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第5章 建设篇(5)

8月18日,由向莆铁路公司组织的专家论证会就在潮湿闷热的棋盘石隧道3号横洞现场召开。经过与会专家认真分析和充分论证后确定:自横洞掌子面退后100米支洞绕行通过,加强3号横洞工区的管理和技术力量。同时,进一步明确隧道的超前地质预报及风险管理:进行全程长距离物理探测超前预报和地质雷达物探手段预报,采取超前水平钻孔验证措施,一旦发现前方有溶洞,及时支护,先处理后开挖。这一方案得到了铁道部和南昌铁路局的肯定。

8月19日,支洞绕行施工正式展开。一场“大干6个月、确保按期进入正洞施工”的攻坚战迅速拉开。攻坚过程,项目部、工区两级领导干部昼夜值班,现场指挥。全体参建人员士气高昂,掘进施工有序推进。

经过两个多月的艰苦奋战,支洞施工顺利结束。征战将士又马不停蹄转入绕行洞施工。在接下来的六十多天绕行施工中,涌水同样没有停止侵袭,塌方照样时常发难。建设者们精心组织,科学施工,钢架加强、锚喷支护、固结注浆,一次次科学施工,一次次奋勇抢险、一次次化险为夷。2010年2月,棋盘石隧道3号横洞绕行成功,为正洞按期贯通奠定了坚实基础。

2011年8月15日,棋盘石隧道通过岩溶地段并顺利贯通,意味着棋盘石这座I级风险隧道的风险全部解除!

困难,远不止水害;险阻,不仅此一处。全线113座隧道,座座都是“拦路虎”。

地处“中国蜜桔之乡”江西南丰的西城隧道,全长2505米,长度虽在全线一百多座隧道中排名属于“小弟弟”,但它的地质复杂名声在全线却如雷贯耳。隧道地处丘陵地区,围岩变化频繁,全风化花岗岩呈软塑、流塑状,同时存在断层、突泥涌水、偏压等不良地质因素,四级围岩占总长度的十分之一,对施工进度、安全形成掣肘之势。担负隧道施工任务的中铁三局,迅即从全国各铁路重点工程主战场调来精兵强将,在西城隧道展开了顽强攻坚。

令施工人员始料未及的是,西城隧道地质极不稳定,围岩等级转换频繁,四级、五级围岩占40%以上,原定位测量正洞201加730米至930米公里处的200米段为五级围岩,设计变更为等级最差的六级围岩。西城隧道由此成为向莆铁路江西段唯一一座高风险隧道。

中铁三局向莆铁路项目部顺势而变,根据围岩变化频繁的特点采用不同的开挖方法:二、三级围岩段为全断面开挖,四级围岩段为台阶法施工,五级围岩段为双侧壁导坑开挖,等级最差的六级围岩则,他们分步开挖。把一个断面分为六块,从上到下,从左到右,确保开挖安全稳妥。

正当建设者一鼓作气掀起大干高潮时,困难接踵而至。2010年5月15日,当隧道进口开挖至201加716米公里处时,掌子面围岩松散富水,成流塑状,全风化混合岩从拱顶前上方涌出,致使初期支护钢架变形。经设计方补勘,200米围岩为全风化花岗质混合岩,含水量高达35%,属六级围岩。

六级围岩,通俗地讲就像软泥,没有稳定性。公司副总经理兼总工程师王睿组织专家提出多种处理方案,经充分论证并及时向铁道部部鉴定中心和工管中心等汇报,最后确定对已探明的六级围岩段采用地表旋喷桩加固处理,洞内的施工工法也相应作了改进。

2011年1月20日,南丰境内连降雨雪,地下雨水显著增多,西城隧道掌子面围岩发生坍塌,隧道被“拦腰截断”。其间,一段40米长的塌方量达4800立方米。隧道塌方使他们付出了延迟近半年工期的代价!

西城隧道牵挂着各级领导的心。南昌铁路局局长郭竹学十分重视隧道施工进展情况,常务副局长钟生贵,向莆铁路公司总经理王建盛,副总经理王睿、魏立发、刘金弟等先后赶赴现场办公,组织相关单位现场勘察。制定出一项项有针对性的措施,使施工有序推进。

为了隧道如期贯通,中铁三局向莆铁路项目经理何永义、总工程师梁国臣与员工吃住在工地,项目部先后开展了“奉献在向莆,建功在岗位”、“决战向莆,确保铺架”等系列劳动竞赛,有效鼓舞了士气,推进了施工进程。

2011年12月2日15时,经历了1051个日夜艰苦卓绝的鏖战,西城隧道胜利贯通。这一天,经过艰辛的跋涉,当进口与出口段的施工人员“重逢”时,他们紧紧相拥喜极而泣!

凭着建设者们过人的智慧和超人胆识,他们在棋盘石隧道堵溶洞、高盖山隧道治涌水、戴云山隧道战瓦斯、雪峰山隧道整软岩……一路斩关夺隘,一步一个脚印,打通了一座又一座隧道。

创新、开拓、进取,挥科技利剑,破解施工道道难题

挥舞科技利剑,破解施工难题,全面提升工程质量,加快工程进度。这是向莆铁路公司和参建单位在向莆铁路线上铸质量精品、创品牌工程的一个重要理念和手段。

“高盖山魔洞”气势汹汹。该隧道的水特别多,全长17.62公里的高盖山隧道由中铁一局和二局联合施工。中铁一局施工管段穿越较大的断层有17条,地表水下渗形成强富水段断层,其中5条断层还与附近的水库、河流等存在一定的水力联系。这一管段内,主洞施工中遇到的出水点数不胜数,仅出水量在每小时50立方米以上的有33处,出水孔径最大的达到200毫米,最密集的右线正洞474加710米至474加475米公里处,不足240米的区段出水点多达6个,整个隧道如同花果山上的“水帘洞”。

俗话说:“人往高处走,水往低处流”。要让这么多的水“爬出”3200多米之遥的洞外,相当于让水从一楼顺利爬上九十层楼的高度,难度可想而知!

要想打胜这一仗,依靠科技作保障。中铁一局向莆铁路指挥部指挥长李晓峰亲自督阵,组织项目部成立课题攻关小组,在否定7套方案之后,大家一致选定了一套更切合实际、科学的解决办法:给水一个“接力棒”,让水跑起来。项目部先后在4号、5号斜井安装了8套,总计长达15.7公里、200毫米口径的排水管。斜井井身每间隔360米即修筑一座泵站,每路排水管上安装两台交叉作业的75千瓦卧式离心泵,将水抽至360米外的下一级泵站连续接力,将隧道内涌水抽出洞外,涌水问题迎“泵”而解。

深入地下几百米下进行隧道施工,首当其冲要解决的是通风问题。由于隧道内要使用炸药,加上运输机械装卸运碴排出的烟气、尘土等较重颗粒悬浮隧道内,如不能尽快把污浊空气排出去,把清新空气送进来,轻则无法正常施工,重则危及施工人员的健康安全!

“给风安个家,让它休息休息再走!”项目部在各路专家帮助下提出的这一办法让人耳目一新。这一方法通俗点说,就是在隧道内合理的位置设置一个相对充足的密闭空间,称之为储风室。隧道外轴流风机通过风管将隧道外清洁空气先送入储风室,然后再通过储风室外设置的轴流风机将清洁空气送往掌子面。同时配合反方向射流风机排出浊污空气,加大风流速度,达到快速置换空气的目的,满足了施工要求。

这一方案上的创新,打破了长大隧道传统的通风思维模式,为隧道施工通风开辟了新模式和新思维,该项成果获得国家优秀质量管理成果奖,并申报铁道部二级工法,为中铁1局隧道施工能力的提升添上了浓浓的一笔。

出口端科学治水排风显神威,进口处科学治水放异彩。中铁二局担负的进口端左右两线各近10公里的施工任务,穿越45条富水断层。二局人接下施工任务时即抱定与“水魔”恶战一场的决心。然而,突如其来的涌水来势之凶猛,还是出乎人们的预料。

2009年10月9日,由中铁二局承担施工的高盖山隧道3号斜井距正洞404米处的掌子面发生涌水,斜井被淹320米;4个月后,此斜井右洞掌子面实施爆破作业至右正洞469加856米公里处时再次发生涌水;2011年9月9日,作业至472加234米公里处时,拱部被高压水击穿,涌水伴有大量角砾状填充物涌出,淹没正洞500米……高盖山隧道3号斜井施工过程中实际遭遇的涌水,超过预测总量十几倍。

中铁二局高盖山管段总计发生突涌水19次,导致4次淹井,总涌水量为设计预测10倍,导致工期被延迟半年以上。

面对巨量的涌水,向莆铁路公司邀请铁道部工管中心张民庆,中铁四院顾相生、龚彦峰有关专家和向莆铁路公司副总经理兼总工程师王睿、工程部部长刘才亮等进行现场踏勘,并研究确定处理方案。

担当治水任务的中铁二局向莆铁路指挥部“十八般武艺”全用上,指挥长贺洪松、副指挥长杨贤波、总工程师张忠厚等坐镇现场,针对涌水不同的水纹环境特点,组织员工排堵结合,疏封齐用。水大坡陡,就进行大反坡排水,反之亦然;有的在涌水段洞内增建水仓,扩大仓容;为确保抽水安全顺畅,他们加大投入自备发电机等设备。施工中他们采取排放作业、绕避作业、带水作业、顶水作业和改造作业等数种方法。反坡排水注浆、动水注浆、静水注浆、密水围岩再造等多项先进技术也轮番用上。经过不懈努力,终于战胜了“水魔”。

2012年6月26日,中铁一局与二局胜利会师,高盖山隧道历经重重劫难,终于顺利贯通!

如果说高盖山隧道治涌水是以柔克刚、以巧制胜的话,那么,雪峰山隧道整治软岩大变形则是科技和意志同困难险阻硬碰硬的较量。

中铁十八局担负雪峰山隧道进口段8719米施工任务。该隧道穿越22条断层破碎带,不仅有岩爆、突水等不良地质,部分地段还有高地温。复杂、特殊的地质构造,尤其是软岩大变形,使这座向莆铁路全线重点控制性隧道犹如一条桀骜不驯的“苍龙”,横亘在铁路建设者面前。

2009年4月30日,雪峰山隧道开工仅半年时间,现场技术人员惊讶地发现:隧道进口左线初期支护的拱墙有一处发生变形。同年5月4日,隧道进口右线初期支护与左线里程较为接近的地段也发生了变形。7月7日,左线再次发生变形。

“每前进一小步,哪怕仅仅是掘进50厘米,就要解决一个个技术难题。”现场技术员眉头微皱地说。软岩变形,就像《西游记》里的“稀柿洞”一样,这边刚完成施作,那边又突下来,有时要经过多次的返工,施工步履维艰。

冥冥中,仿佛有一种看不见的蛮力在疯狂肆虐,将钢筋铁骨扭曲变形,使混凝土破裂坍塌。从2010年6月开始,在仰拱填充顶面、二衬拱墙、拱腰、拱脚部位相继出现纵向和横向多条裂缝。其中仅左线仰拱填充顶面裂缝就有21条,累计长度384.5米。11月7日,在仰拱填充裂缝处钻芯取样分析,左线裂缝深度最深82厘米,右线裂缝深度最深129厘米。

为彻底查明变形原因,使治理不留隐患,2011年2至6月,中铁第四勘察设计院安排勘探队伍对隧道进口段400米范围进行地层岩性、地质构造、水文地质条件等补充勘探。

2009年5月7日到2011年11月,由向莆铁路公司先后邀请了国家级勘察设计大师史玉新、中铁西南科学研究院院长王建宇等专家多次来到雪峰山隧道施工现场,研究确定整治方案,组织进行了多达22次的《雪峰山隧道进口软岩大变形加固处理方案》评审、论证会议。南昌铁路局建设管理处总工万建华等领导、专家,把隧道施工的安全质量常挂在心上,一次次来到施工现场把脉问诊,倾注了大量心血。

2011年11月22日,向莆铁路公司组织最后一次专家终审,对雪峰山进口衬砌开裂段处理方案形成一致意见。

中铁十八局向莆铁路指挥部指挥长崔连友、雪峰山隧道项目经理石继华,根据专家的“终审”意见组织精干的施工队伍进行艰苦的攻关,通过一系列科技手段和技术处理,数据显示:注浆后的边墙、仰拱未再沉降;对袖阀管注浆钻孔取芯,试验检测结果显示,达到预期目的。至此,雪峰山进口段软弱围岩大变形被彻底征服。在极其困难的情况下,雪峰山隧道左线进口段于2011年1月6日、右线进口段于2011年5月27日贯通。

在采访中我们看到,参建的中铁一局、二局、三局、十局、十二局、十四局、十八局、十九局、二十三局、二十四局和中铁隧道局等施工单位,十分重视新技术、新工艺的引进和运用,用先进的技术装备武装生产一线。为保证测控精度,各施工单位都配备了先进的全站仪。在隧道开挖和出渣上先后投巨资配置了先进的地质预报系统、多功能管棚钻机、管道摄像仪、大功率轴流风机、地质雷达、大型装碴运输设备和激光导向仪开挖定位,以及345千瓦大功率的抽水和砼喷射手等先进设备,保证了施工安全有序推进。对混凝土质量的检测,采用雷达无损探测仪,施工还使用了电脑工程管理、制图等软件,对隧道施工的进度安排、通风运输组织、洞内管线布置进行实体演示,保证了现场施工组织的科学性。科技的引进和运用为施工生产注入强劲的助推器,对全面提升施工水平发挥了重要作用。

规范、有序、科学的管理保障体系,有效保障隧道施工安全质量

青云山隧道为双洞双线隧道,是华东地区最长的一座隧道,也是向莆铁路重点控制工程之一,左线长22.175公里,右线长21.837公里,由中铁二十三局独家施工。