“隧道成功突破了10000米大關!”2024年4月1日,伴隨著TBM硬巖掘進機刀盤的轟鳴聲,深邃的巖腳隧道內傳來了振奮人心的消息。從高空俯瞰,這條“超級巨龍”距離全線貫通的目標又邁近了一步。
“不打無準備的仗”
作為全線單體最長、施工難度最高的控制性工程,巖腳隧道全長4196.4米,呈半弧形繞山而建。隧道周邊地理環(huán)境特殊,穿越多條地質斷裂帶。受到全風化花崗片麻巖影響,導致富水土體自穩(wěn)能力極差,施工過程可謂困難重重。
“進口段的地質環(huán)境錯綜復雜,必須提前做好勘測工作?!彼淼肋M口段施工伊始,TJ-2標項目部副總工陳曉帆就邀請專業(yè)地質技術團隊介入,結合相關建議,在洞口段隧道的地基底部采取了相應的加固措施。
2023年4月,項目團隊正式開始施工。當工程推進至隧道開挖的關鍵階段,卻傳來了令人頭疼的消息——隧道開挖僅一日之余,便遭遇了拱頂開裂的緊急情況,同時上方邊仰坡及地表區(qū)域也出現(xiàn)了不同程度的裂縫。這一突發(fā)狀況迫使施工按下“暫?!辨I。
為了理清問題成因,項目團隊決定補充勘察,以徹底查清隧道地質信息??偝邪椖?span style="text-indent:2em;">部經(jīng)理姚應洪牽頭成立專家組,到現(xiàn)場實地考察。發(fā)現(xiàn)這股巨大的壓力源頭直指巍峨的山體,而此刻又恰逢雨季侵襲,連綿不絕的雨水如同洪流般裹挾著地層,向位于山腳處的隧道洞口段傾覆,使得原本設計的固定防護措施紛紛失效。更令人憂慮的是,經(jīng)過周密詳盡的勘察后,大家發(fā)現(xiàn):整個隧道洞口段施工區(qū)域,都面臨著如此惡劣的地質條件。這對項目團隊而言,無疑是一個沉重的打擊。
探明現(xiàn)場地質條件后,姚應洪立即組織召開緊急會議,經(jīng)過與地質技術團隊多次討論后,決定“雙管齊下”,一是利用三維數(shù)值仿真模擬技術,探測隧道前方隱伏水體,并建立地面建筑物自動監(jiān)測系統(tǒng),實時監(jiān)控地表沉降情況;二是優(yōu)化施工工藝,洞內通過管棚、超前小導管進行注漿超前支護,提供安全的作業(yè)面,在邊坡中修建9根長30米的鋼筋混凝土抗滑樁“擋墻”,減少地層對隧道的壓力。
2023年4月到2024年6月,歷經(jīng)艱辛奮戰(zhàn),掘進機成功穿越難度最大的70米施工區(qū)間,繼續(xù)向隧道深處挺進。
“水簾洞”里速排水
“雨季每天的涌水量高達2萬立方米,就像在水簾洞一樣。”陳曉帆想起在巖腳隧道齊腰深的水里治理涌水時的情形,感慨萬千。
2023年12月31日,隧道開挖到515米時,遭遇了隧道內富水地段,隧道出口為反坡施工,水流逐漸滲透并在該處匯聚,掌子面涌水量也從每小時80立方米激增到600立方米,即使使用水泵配合水車和混凝土罐車往外不停輸送涌水也無濟于事,隧道施工再次被迫暫停。項目團隊隨即啟動應急預案,經(jīng)過24小時監(jiān)測得出數(shù)據(jù),位于隧道出口的單洞一天涌水量達2萬立方米,相當于20多個標準游泳池的蓄水量。
為保障施工安全和進度,項目團隊成立隧道涌水專項處理小組,并邀請行業(yè)內相關地質、隧道專家進行現(xiàn)場踏勘,經(jīng)多次討論,最終制定出以排水為主、結合堵水措施的施工方案。經(jīng)過充分調研,項目團隊決定標本兼治,采取“外強筋骨,內通經(jīng)脈”兩步走的方式?!盀槿骖A判隧道掘進方向的地質條件,我們利用精細化超前地質預報系統(tǒng)進行細致地地質探測,精確劃定并測定潛在的富水區(qū)域范圍?!标悤苑榻B。
同時,項目團隊著手準備“內科手術”,做好長短結合,洞內洞外結合、物探與地質調查結合,做好超前水平鉆孔探測,及時增設抽排水設施,確保抽排量大于涌水量;考慮到圍巖破碎且掌子面塌方問題,后續(xù)施工采用長短結合的超前支護系統(tǒng),優(yōu)先采用小斷面開挖工藝,確保隧道內作業(yè)環(huán)境。
根據(jù)模擬測算,“雙管齊下”的方案可以充分保證雨季涌水量過大時隧道內積水的及時排放。經(jīng)過數(shù)十天的“疏”“堵”作業(yè),瀑布般的隧道涌水成功被治理,巖腳隧道出口端也恢復了正常掘進。
“創(chuàng)新是最終追求”
“傳統(tǒng)的‘打眼放炮’施工工藝,炸藥沖擊之后巖石是松散的,凹凸不平的輪廓,就有可能在后續(xù)施工時突然掉下來,存在安全風險?!标悤苑f。
巖腳隧道臨近南溫河F1斷裂,洞身受其次生斷裂影響圍巖變化快,節(jié)埋裂隙較發(fā)育,同時巖腳隧道整體埋藏深度較大,地應力亦相應較高。洞室開挖后,圍巖應力的釋放可能導致原本堅固的圍巖表面出現(xiàn)巖石爆裂、塌陷等巖爆現(xiàn)象,施工安全風險將會顯著提升。
為降低安全風險,控制隧道的超欠挖,達到降本增效的目的,項目團隊創(chuàng)新性地對光面爆破技術進行了改良。光面爆破技術,顧名思義,通過精確控制炸藥能量和爆炸方向,確保爆破后的巖石表面呈現(xiàn)出光滑、平整的輪廓。據(jù)陳曉帆介紹,巖腳隧道的圍巖主要為Ⅳ、Ⅴ級,且以風化巖為主,完整性較差,這無疑為施工帶來了相當大的挑戰(zhàn)。
“采用改良后的光面爆破技術,半孔率顯著提升,從先前的40%增長至90%以上,同時噴射混凝土的超耗量也減少了近50%。”項目團隊結合項目具體情況,巧妙地將超前水平鉆孔、瞬變電磁法、TSP地質預報系統(tǒng)與地質雷達等先進技術相結合,實現(xiàn)了對圍巖狀況的精確預測。在施工過程中,團隊還通過加強監(jiān)控量測的方式,為隧道的安全、高效建設提供了堅實保障。
為保障作業(yè)流程的順暢無阻,陳曉帆親自率領一線作業(yè)團隊,依據(jù)圍巖的獨特性質,精準地動態(tài)優(yōu)化炮眼的布局與間距,同時跟蹤測量放樣、精確鉆眼角度、總結裝藥結構,在隧道內部精準鉆孔并安置炸藥。這一過程實現(xiàn)了對爆破的精細控制,確保爆炸能夠嚴格遵循預設的輪廓線,從而炸出平整的巖壁,確保了隧道施工安全與質量。
遠山一片云霞,暖照處處人家。天麻二航人于邊陲之地翻山越嶺、披荊斬棘,將這份不滅的精神鐫刻在云霞上,鐫刻在深山中,也鐫刻在他們百折不撓、一往無前的精神里。(杜思齊)