中老铁路最后一座隧道贯通纪实:基建狂魔亮出“科技剑”

  中新网西双版纳6月10日电(王迪 彭国武)中老铁路最后一座隧道——全长9.5公里的景寨隧道于近日贯通。单从隧道长度看,这座隧道相比全线10公里以上的15座长大隧道,不值一提。但景寨隧道却是“金玉其外,败絮其中”,成为中老铁路全线建设进度的“拦路虎”。

图为施工人员在隧道掌子面进行作业。 陈华波  摄

图为施工人员在隧道掌子面进行作业。 陈华波  摄

  面对最后的“拦路虎”,中国建设者亮出“科技剑”,降服隧道“变脸”难题,施工进度跑出“加速度”。景寨隧道贯通后已全面转入仰拱、衬砌和无砟轨道等剩余工程施工。至此,中老铁路全线167座隧道全部贯通,为今年底开通运营奠定坚实基础。

  紧急转战啃下最难“硬骨头”

  2020年4月,考虑到景寨隧道极高的施工风险和工期压力,综合中铁隧道局在隧道与地下工程领域建设的领军实力,特别是中老铁路新平隧道和立新隧道施工积累的宝贵经验和突出成绩,建设主管部门决定,由中铁隧道局玉磨铁路三标项目部从正在紧张施工中的新平隧道,抽调精干人员,统筹人力物力,紧急转战景寨隧道,增援攻克最后一座堡垒,承担景寨隧道剩余未贯通段中,最难最险最不可控的1600多米隧道的施工。

图为隧道内施工犹如穿越“水帘洞”。 陈华波 摄

图为隧道内施工犹如穿越“水帘洞”。 陈华波 摄

  “景寨隧道是个‘硬骨头’,且成了施工建设进程中实实在在的“拦路虎”。”中铁隧道局西南指挥部总工程师李红军这样形容。

  景寨隧道穿越澜沧江断裂带,紧伴澜沧江而行,最大埋深711米,地质构造复杂,围岩破碎、富水,软硬不均。围岩以极薄层页岩为主,它就像一本书一样,一层一层的,风化非常严重,层间粘合性差,开挖后就如煤堆一般,掌子面极易出现溜坍现象。

图为施工机械在隧道内进行铣挖作业。 陈华波 摄

图为施工机械在隧道内进行铣挖作业。 陈华波 摄

  自开工以来,景寨隧道共发生突水、突泥、坍塌、软岩变形等险情近千次,隧道单日最大涌水量达到7.5万立方米,可灌溉满30个标准游泳池。

  像这样的地质情况,常规施工情况下,月进度不到40米,将极大影响隧道按期贯通目标。冰冷的现实再次提醒建设者,“极薄页岩层隧道确实不好干,景寨隧道就是其中的典型代表。”

  中铁隧道局参建人员充分发挥自身专业优势,创新采用三台阶预留核心土带仰拱非爆一次性开挖工法,双层支护,以短进尺、快循环、强支护的理念,安全稳妥推进掌子面施工,持续10个月平均施工进度120米以上,于今年2月26日安全顺利完成了前期既定的1202米增援施工任务。

  此后,中铁隧道局进口工区又再次增加承担隧道300米施工任务和斜井平导小里程100米掘进的增援任务,施工压力和挑战可以说由增援变为主攻。

  过硬技术降服隧道“变脸”难题

  景寨隧道长区段落穿越高地应力,具有顺层偏压、软岩大变形、涌水突泥、高地应力等特点,为高风险隧道,其中变形段长达2.4公里,穿越富水破碎岩1.5公里。

  2021年5月,由国铁集团和中国铁路昆明局集团、中铁二院、中铁隧道局等14家单位的专家进行会诊。指出隧道地质构造运动剧烈,褶曲现象明显,最大应力达到14.36兆帕,相当于每平方厘米承受140公斤压力,就像一个指甲上站了两个人,实属国内外罕见。

  景寨隧道进口和斜井平导小里程掌子面围岩主要为页岩夹砂岩、泥岩为主,溜塌变形风险极高,围岩变形剧烈且持续,最通过科学监测,发现最大变形速率达21厘米/天,最大变形量达2.3米,双层钢拱架被高地应力扭成“S”形麻花状。

  “常规施工手段根本降不住景寨隧道的‘坏脾气’”,看着现场已经扭成“麻花”状的钢架,隧道进口工区总工程师丁国鹏无奈的说。

  “在软岩大变形和顺层偏压的共同作用下,隧道的圆形断面,单侧不断地向内挤压,弧形就变成了直线,所以极易成拱部的初支钢架扭断或者剪断的情况,如果处理不及时或者加固不当,极易造成隧道坍塌。”中铁隧道局景寨隧道斜井工区经理周坤朋说。

  面对高地应力,变形控制难度大,施工进度滞后等问题,项目部积极开展快速施工技术攻关,在深入研判围岩自身条件的基础上,经过专家论证,探索、总结出一套适应景寨隧道特点的专用施工方案。

  丁国鹏介绍,施工的总体思路是:加大预留变形量,根据监测数据和掌子面围岩情况动态调整预留变形量,最大预留变形量单侧1.5米,相当于将原设计断面加宽了近一半。采用2层或3层型钢支护结构加强,用型钢作为纵向连接筋,提高支护结构的整体刚度。组织专业人员进行围岩径向注浆加固,实现了以空间换时间,保证了工程质量和施工安全,施工效率得到明显提高。

  科学管理施工进度跑出“加速度”

  要保住贯通节点目标,除了先进技术,更离不开科学施工组织。”景寨隧道进口工区经理刘刚感慨的说到。

  根据专家意见,景寨隧道地质国内外罕见,在高地应力、高地温、围岩破碎、易溜塌等不利地质情况下,正常进度指标仅为40米至60米每月。根据剩余工程情况,要实现6月初贯通目标,进口和斜井掌子面必须满足单作业面每天4米,每月120米的进度指标,工期紧迫,进度压力大。

  在隧道即将贯通剩下最艰难的100米时,根据工程特点和剩余工程量,中铁隧道局成立现场工作组,主要领导亲自挂帅,各级管理人员24小时蹲点现场,统筹协调和督导推进,举全局之力按正常施工组织资源的2至3倍超常配置,现场管理和作业人员近600人,主要施工设备150台套,设置6小时循环换班制,确保24小时施工不停歇,直到隧道安全贯通。

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