貴州高速“第一長隧”建設:爭分奪秒 創新攻堅

“目前,桐梓隧道的土建施工已完成99.5%,接近收尾工作,整體工程完成95%,當前正在進行路面鋪裝施工階段,機電交安將陸續進場,今年年內將全線建成通車。”日前,貴州公路集團蘭海國家高速重慶至遵義段(貴州境)擴容工程項目(以下簡稱重遵擴容項目)7標項目經理喻興洪介紹。
路面鋪裝施工現場。銳鋒攝
優秀答卷,來之不易。桐梓隧道位於遵義市桐梓縣境內,是重遵擴容項目的關鍵性控制工程,為三車道大跨度隧道,全長10.5公裡,最大埋深約639米,採用雙向六車道高速公路標准建設,設計速度為100公裡/小時,是貴州省高速公路第一長隧道,自2018年4月1日正式進入實質性施工建設。
該隧道建設長度在全國同類型在建高速公路三車道隧道中居前列,是全國高速公路首個成套隧道機械化施工項目,也是貴州省第一例非煤瓦斯突出隧道、第一座獨頭掘進超過4.7公裡的隧道、第一座單端掘進通風裡程最長的隧道。隧道地質情況復雜,穿越3條斷層破碎帶,集合了復雜斷層、高地應力、高瓦斯、瓦斯突出、煤層採空區,以及溶洞、暗河、突泥涌水等各種不良地質風險,施工難度極大。
進場4年多來,貴州公路集團建設團隊爭分奪秒、奮勇攻關,保障了項目順利推動,為公路沿線經濟社會高質量發展作出了特殊貢獻。
全力以赴“戰岩溶”
時間回溯至2018年11月20日,桐梓隧道ZK34+628掌子面左側出現了一處大型溶洞,溶腔內怪石嶙峋,乳石百態,同時伴有嘩嘩水流聲。經測量,隧道ZK34+628至ZK34+693均為岩溶發育區域,長度達65米。且岩溶前方泥岩發育,圍岩鬆軟破碎,極易出現拱頂坍塌的現象。
施工現場。圖片由貴州公路集團提供。
“這是我們遇到的第一塊難啃的硬骨頭!”喻興洪記得,在此段處置過程中,經常伴有突泥、涌水和大變形,實際所遇到的困難,遠遠超過了他們原來的想象。
面對惡劣的地質條件,貴州公路集團團隊加強監控量測頻率,時時掌握圍岩變化規律,利用三臂鑿岩台車及C6鑽機對該區域岩溶發育進行探測。在通過物探與鑽探,探明隧道溶腔情況后,積極邀請國內具有豐富隧道施工經驗的專家學者深入桐梓隧道現場把脈問診,在行業專家、業主單位、咨詢單位多次研究下,不斷優化施工方案。
最終,耗時近5個月,團隊採取洞渣回填、高壓注漿、增加護拱同時調整開挖工法等施工措施,順利度過大約80米的軟弱圍岩段落。
困難遠不止一次。喻興洪介紹,由於貴州喀斯特地貌的特殊地理原因以及復雜的地質條件,突泥、突水等隱患災害在桐梓隧道的建設進程中層見疊出。
施工現場。圖片由貴州公路集團提供
2022年6月7日凌晨,桐梓隧道進口斜井左洞施工到ZK39+778上台階處,隧道左幅左側黑色泥質圍岩發生突泥,約3000多方的淤泥迅速上升到整個掌子面至仰拱的位置﹔2022年7月10日,斜井右洞YK39+904處地質鑽孔施工過程中,探孔內發生泥漿噴出現象,最大噴涌距離長達30米……
得益於此前溶洞處置積累的經驗,重遵7標項目部通過實施專項突泥處置方案,引入隧道施工咨詢單位、行業專家為桐梓隧道施工建設安全、技術、質量等方面提供服務指導等方式,順利解決了以上難題。
精准施策“治瓦斯”
2019年4月22日0時50分,1號斜井K0+338.2掌子面處,桐梓隧道進口端首次出現瓦斯自燃現象。此后,在隧道2號斜井及左右主洞,都曾多次出現瓦斯噴孔或燃燒現象。最為嚴重時,瓦斯噴孔距離可達3-5米,同時伴有明顯的頂鑽、夾鑽現象。
“非煤系地層出現瓦斯燃燒或動力噴孔的現象,在之前的高速公路建設中尚無經驗可尋,各級規范、指南上也不曾有相對應的解決方案。”據貴州公路集團副總經理、總工程師張勝林介紹,在桐梓隧道進口工區與斜井工區發現的瓦斯系志留紀龍馬溪組地層下部炭質泥岩生成的甲烷,通過裂隙涌出到開挖空間。隨著掌子面掘進越來越靠近東山背斜核部炭質泥岩段落,掌子面瓦斯涌出呈增大趨勢。
圖為隧道施工現場。圖片由貴州公路集團提供
為保障桐梓隧道建設安全順利開展,牢牢守住安全生產紅線底線,在掘進中遇到瓦斯突出段落時,重遵擴容項目7標建設團隊果斷選擇了按下施工“暫停鍵”,主動編制專項施工方案,並組織知名專家對方案進行反復多次咨詢評審、比選論証。
同時,嚴格按照《貴州省高速公路瓦斯隧道施工技術指南》及其他相關瓦斯隧道施工要求,積極採用“瓦斯監控系統+瓦檢人員+視頻監控系統+人員定位(門禁)系統”,動態實時監控洞內各點瓦斯濃度,有效降低進洞人員安全風險﹔更換電氣設備為防爆設備,並將機械設備進行防爆改裝﹔引進國際領先鑽孔設備——C6鑽機施作排放孔,對掌子面前方進行瓦斯泄壓,降低地層瓦斯濃度,消除瓦斯突出安全風險,待瓦斯檢測確認安全后才恢復施工。
“在瓦斯治理過程中,最為棘手的是隨著隧道掘進裡程的延伸,洞內通風難度變得越來越大。我們創新採用了巷道式通風結合斜井高差所形成的煙囪效應綜合轉換,才順利攻克這一難題。”張勝林表示。圍繞桐梓隧道施工中急難險重的工作任務,重遵擴容第七標段項目部不僅廣泛運用已成熟的煤系地層大斷面公路隧道銑挖與爆破聯合施工工藝,還積極開展技術革新研究與實踐,創新性將通風方案從壓入式調整為巷道式通風手段,同時開展瓦斯隧道施工通風自動控制技術研究,成功解決長距離隧道通風效果不佳、降溫慢等問題。
攻堅克難“排涌水”
2021年11月15日凌晨1時40分,值班工人正在斜井工區右洞掌子面左側開展隧道鑽爆作業,為桐梓隧道的爆破和掘進開挖做准備。
“炮眼才鑽到幾十公分的位置,掌子面就有柱狀水流噴涌而出,把工人手裡的鑽機都震落在地。”據當時現場值班技術員陳磊回憶,當時涌水的水壓很大,噴射距離長約8米、高約3米,不時還有岩溶水和裂隙水從掌子面滲出。
面對突如其來的涌水險情,重遵擴容項目7標項目部緊急啟動應急預案,組織現場人員在當晚就利用各排水點的水泵同時進行排水,並聯系設計單位、咨詢單位等到場進行超前地質勘探,探測確認掌子面前方的水量大小以及是否存在溶洞、暗河等情況,以保証后續涌水搶險和生產工作的安全。
圖為隧道施工現場。圖片由貴州公路集團提供
重遵擴容項目7標現場負責人謝進濤記得,出現涌水的地方地勢相對較高,水流沿著隧道縱坡,最深積水處約有4米,形勢不容樂觀。上漲的積水不僅阻礙了施工人員和設備的進出,使斜井工區的2個作業面暫停施工,還造成了隧道內通風設備 、電力設備的損壞,隨時可能有發生漏電事故的風險。
為盡快解決涌水難題,恢復施工生產,項目部緊急派人把水泵緊急送修,並從貴陽火速調集3台新水泵接續抽水作業,同時增加1台300千瓦的發電機提供供電保障,此外,項目部迅速撥通應急救援部門,請求專業力量幫助解決隧道排水能力不足問題。
多方發力下,至16日中午11時,水位出現下降趨勢。贏得了搶險的初步勝利,建設人員也並沒有懈怠。項目部立馬成立應急小組,實行24小時分工輪班值守,小組人員每2小時監測1次涌水的水量、水位、出水速度等,並及時在工作群中報備。同時還找來專業人員,通過手滑皮劃艇的方式來到掌子面處,安裝監控設備,借助智慧手段實時監測涌水流量、流速。
圖為桐梓隧道楚米方向。圖片由貴州公路集團提供
當月18日,水位明顯下降,現場涌水量也開始減少﹔19日,經過電力改線,各作業面供電相繼恢復,洞內通風管道也恢復通風﹔20日,5號交叉口已能夠通車,掌子面積水明顯變小﹔24日,斜井工區的2個作業面相繼恢復正常施工。
張勝林坦言,通過桐梓隧道的施工,集團在超長、大斷面隧道的施工組織,在瓦斯處置、岩溶處置、高低應力等不良地質的處置技術和能力都得到了提升,“我們現在省外市場的項目已佔集團所有項目的70%的份額,在蒙古、哈薩克斯坦,格魯吉亞也都有項目的建設。下一步,我們會在國家‘一帶一路’的大藍圖下,去打響貴州交通施工企業的新品牌。”(劉介宏 羅鬆)
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