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中國交通報:以變智變 誓穿岷山



發布時間:2020-06-28 09:33   
吾名
中交一公局集團
2020-06-28

亚慱体育手机版——中交一公局集團五公司渭武八標岷縣隧道建設紀實

亚慱体育手机版本報記者 李玲 通訊員 陳雯

亚慱体育手机版在川劇表演中,演員可在一分鐘內完成多達10次的變臉,贏得觀眾熱烈歡呼;但在隧道施工中,復雜地質上演的“變臉”大戲,卻讓建設者苦不堪言。

2016年,當中交一公局集團五公司甘肅渭源至武都高速公路第八合同段(簡稱渭武八標)岷縣隧道建設者進場時,誰也想不到,這座前期勘探顯示“平靜”的隧道,卻在掘進施工中頻頻上演“變臉”特技——變形、涌水、坍塌……其中,該隧道的變形量級更是突破了地下工程界以往所遵從的理論和實踐認知水平。在沒有可借鑒的成熟經驗下,地質的復雜多變和建設中的不確定因素,使得工程建設一度舉步維艱。2018年,岷縣隧道進口段左洞開挖進度甚至不足百米。

亚慱体育手机版千難萬難難不倒工程建設者。在甘肅省交通運輸廳的關心下,在項目建設單位甘肅省公航旅集團下屬甘肅長達路業有限責任公司(簡稱長達公司)的幫助和支持下,隧道參建者不分晝夜、各方合力攻堅奮戰,通過引入院士專家團隊、加大科技研發、創新工藝工法等手段,竭力突破預測圍巖變形量及初支失穩、二襯開裂等一系列世界級難題,為隧道推進“保駕護航”。

亚慱体育手机版“自強奮進、永爭第一。”如今,岷縣隧道左、右洞開挖進尺合計已突破3304.2米,占開挖施工總量的82%,這塊制約渭武高速公路定西段今年年底通車的最大“硬骨頭”很快將被啃下。

打通瓶頸 共圓小康夢

亚慱体育手机版岷縣,隸屬甘肅省定西市,因境內有岷山而得名,又因其地處青藏高原邊緣,是甘南草原向黃土高原、隴南山地的過渡地帶,素有“隴原旱碼頭”之稱。由于當地氣候低溫干燥,這里盛產當歸、紅芪、黃芪、黨參等238種中藥材,其中以“岷歸”最為著名,也被譽為“中國當歸之鄉”。

這片土地孕育了珍貴的資源,然而在貧瘠的道路面前,產品輸出成為制約發展的重大難題。因為境內地形復雜多樣,一重重山脈阻礙了交通發展的步伐,落后的交通條件、脆弱的生態環境、嚴酷的生產生活條件,讓岷縣成為國家級扶貧開發工作重點縣,也成為甘肅省脫貧攻堅要攻克的最后“堡壘”之一。

脫貧攻堅,交通先行。近年來,岷縣把加快高速公路建設作為交通運輸工作的重中之重,積極爭取渭武高速公路過境岷縣段項目。2016年5月,在40多萬岷縣群眾的期盼和關注下,渭源至武都高速公路建設項目正式啟動。

亚慱体育手机版渭武高速公路全長238公里。作為蘭州至海口國家高速公路甘肅境內的重要組成路段,它是國家高速公路網在甘肅南部地區的唯一縱向線,也是甘肅中南部公路運輸的一條大動脈。該項目由長達公司負責建設管理,分為定西段和隴南段同期建設。其中,全長104.81公里的定西段,北接臨洮至渭源高速公路、蘭州至臨洮高速公路,南接武都至罐子溝高速公路。中交一公局集團五公司承建的渭武八標是定西段的一部分,全長10.3公里,主要包含隧道、橋梁、路基等施工內容。

亚慱体育手机版據悉,岷縣隧道全長2.8公里,中交一公局集團五公司承建隧道左線1.99公里、右線2.03公里的施工任務。因該隧道具有大變形、大涌水、易坍塌、換拱頻繁及安全風險極高等諸多不利因素,其成為渭武高速公路定西段關鍵控制性工程之一。該隧道也是甘肅省境內當前施工難度最大的隧道工程之一。同時,也是目前中交一公局集團甚至中交集團在建隧道工程中綜合施工難度最大的隧道工程之一。

亚慱体育手机版“岷縣隧道通,則全線通,則小康成。”在長達公司董事長、黨委書記喬小兵看來,岷縣隧道能否按時貫通,不僅事關渭武高速公路定西段2020年通車目標的實現,也是甘肅實現2020年全面小康目標的關鍵。

亚慱体育手机版承載使命,奮力而行。2016年5月,秉承著“固基修道、履方致遠”的企業使命,中交一公局集團五公司調集精兵強將,集結岷山,正式拉開隧穿南北的建設大幕。

地質發難 變形頻繁

站在岷縣隧道進口施工工區向前方遠眺,越過蔥綠的沃野,一條黑色“巨龍”橫臥在山脈間,那便是連接我國西南和西北最便捷的鐵路大通道——蘭渝鐵路。

這條鐵路橫亙甘肅與四川之間,穿越黃土高原區、秦嶺高中山區的區域性大斷裂帶10條、較大斷層87條、大的褶皺43個,被業內稱為穿越“地質博物館”的鐵路。從2009年開工建設到2017年全線開通運營,蘭渝鐵路建設者們用了整整8年的時間,用226個隧道、396座橋梁,跨越了空間距離,使蘭渝鐵路成為一座名副其實的“超級工程”。

亚慱体育手机版如今,距離蘭渝鐵路700米開外,岷山深處,另一座隧道建設正酣。“昔日,就聽說過蘭渝鐵路上赫赫有名的胡麻嶺隧道、木寨嶺隧道建設者的故事,那時我敬佩他們十年磨一劍的精神,為他們的執著和堅守而感動,但沒想到我也趕上了這樣一個‘磨劍’工程。”中交一公局集團五公司渭武八標岷縣隧道進口工區主任萬海洋告訴記者。

“岷縣隧道留給我的最初印象,只是一個全隧圍巖等級為V級、沒有其他特殊性的常規隧道。”回憶起剛進場時的感受,中交一公局集團五公司渭武八標項目經理強思翰這樣向記者說道。

然而,這場備好劇本、挑好演員,只需要正常發揮便能成功的表演,卻接二連三地上演了“意外”。

自岷縣隧道正式施工以來,開挖過程中頻發初期支護大變形等現象,尤其是在進行壓碎巖、強風化炭質板巖層穿越時,易發生顯著的擠壓大變形。“倒‘U’字形的鋼拱架變形扭曲成“Z”字形,工字鋼成了麻花鋼……”作業的工人和技術員及時向上反映現場情況。

亚慱体育手机版一開始,針對變形問題,項目部從管理、技術、施工組織上進行優化和調整,然而這些常規有效的處置舉措,這一次卻沒有起到明顯的效果,直至2016年年底,隧道每個月的進尺仍不理想。

亚慱体育手机版“隨著隧道不斷掘進,出現變形和塌方現象的頻率越來越高,尤其是變形,局部段落的變形量可達1米以上,導致初期支護局部或全環侵限。”萬海洋介紹,隧道前期施工平均日進度甚至不足1米。

這時,作為項目施工的總指揮,強思翰也在思考,影響工程的主要因素除了管理外,最大的難題就是客觀條件——即隧道本身的地質條件。難道是它在作怪?

亚慱体育手机版后期的地質勘察驗證了強思翰的答案。岷縣隧道地處岷山,這里圍巖地質復雜多變,隧道沿線穿越兩處斷層破碎帶以及軟質炭質板巖地層。這種炭質板巖成薄層狀構造,巖體破裂、巖性極軟,遇風遇水易軟化,屬于膨脹性軟巖。“它的這種力學特點及微膨脹性,導致隧道開挖形成臨空面后,巖體易發生塑性變形而擠入隧道,加大支護結構的荷載,從而發生大變形。”強思翰解釋道。

亚慱体育手机版據悉,這種軟巖在我國西部地區分布廣泛,在隧道工程建設中也經常遇到,其易導致隧道大變形等問題不可避免,但對于岷縣隧道而言,由于軟巖分布的極不規律性,使得其“變形”具有幾大特征:

變形頻率高且變形量大、速度快。一般炭質板巖層變形量為200毫米至400毫米,而個別地段由于節理裂隙發育、褶皺,導致地下水豐富,極易失穩。例如隧道出口左洞ZK236+500-ZK236+480段為穿越粉砂巖層地段,這里的巖層幾乎是挖機齒斗輕輕一碰,就會唰唰地掉下來,加之易出現涌水,使得該段極易發生變形,最大變形量達1.9米。

變形持續時間長。一旦開挖形成臨空面后,圍巖變形往往達數月不止。個別地段還易受圍巖蠕變影響,在二次襯砌施工后,依然存在變形和開裂現象。據介紹,岷縣隧道曾發生過的一次二襯開裂,使得項目不得不耗時5個月對初支和二襯進行拆換。

亚慱体育手机版變形不均勻、不對稱。因為炭質板巖層產狀復雜多變,所以沿隧道開挖方向的變形量也會分布不均,且同一開挖斷面因隧道的不同部位,其變形量也存在較大的差異,導致隧道產生不均勻的水平收斂與沉降。

亚慱体育手机版記者在采訪中得知,截至2020年4月,岷縣隧道累計發生較大變形侵限17次,累計變形換拱段落342.4米,占隧道長度的12%。特別是2018年,共計完成隧道進尺340米,發生拆換拱110米,拆換比高達32.3%。

2018年7月14日,針對岷縣隧道初期支護變形較大、侵限后頻繁拆換的現狀,中交一公局集團組織召開了岷縣隧道專家咨詢研討會。會議邀請了王華牢等7名國內知名地質、隧道專家,以及長達公司等項目業主、設計、監理、施工單位參會。與會專家經過查勘現場、聽取施工單位匯報,研究討論后一致認為岷縣隧道圍巖地質條件復雜、穩定性差、施工風險高、技術難度大。

多方集智 合力攻堅

“受制于變形,現場施工基本進入了‘支護——變形——拆換——支護——再變形’的惡性循環,不僅嚴重影響工期、增加建設成本,而且工人的士氣也受到了打擊,不斷有勞務隊撤場……”強思翰告訴記者,在2017年年底時,岷縣隧道建設面臨著亚慱体育手机版、財力、信心不足等各種問題,一度陷入舉步維艱的境地。

亚慱体育手机版那段時間,不僅是項目氣氛低沉,作為建設管理方的長達公司也處于低氣壓狀態——建設推動不了、工期嚴重滯后,必然會影響預期通車目標的實現。“岷縣隧道必須通!”以喬小兵為代表的長達公司領導班子下定決心。同時,他們在認識到岷縣隧道不是單純地使用傳統工藝就能解決的問題后,決定大膽創新,一邊強化內功,一邊借助外力。

亚慱体育手机版2018年9月11日,為解決岷縣隧道前期施工過程中出現的大變形難題,長達公司成立了“甘肅長達路業有限責任公司院士專家工作站”,提出依托“院士專家工作站”進行大膽試驗、大膽創新的工作理念。這也是甘肅省交通運輸行業首個“院士專家工作站”,由中國科學院院士孫鈞、何滿潮帶領團隊進駐。

亚慱体育手机版“院士專家工作站”批復成立后,即刻開展攻關工作。何滿潮院士團隊經過實地踏勘、認真分析后提出了采用《高預應力NPR錨索為主體的錨—網—索—帶支護對策及其控制方案》(簡稱NPR錨索支護方案)。

亚慱体育手机版據悉,該方案運用的NPR恒阻錨索支護體系基于懸吊、組合梁及承載拱理論,即通過短錨索預應力擠壓作用使軟弱破碎巖體形成組合梁和承載拱,并利用長錨索將組合梁和承載拱懸吊在穩定的巖體上,以提升圍巖整體穩定性。

為了驗證方案的可行性,岷縣隧道于2018年10月開展前期試驗段工作。通過結合NPR錨索支護段落施工現場情況來看,當試驗段封閉成環后,圍巖變形基本小于300毫米,平均日沉降量降到8毫米。同時,從初支外觀來看,鋼拱扭曲變形、混凝土大面積剝落開裂等現象基本消失。

“從效果分析,可以證明在全國公路隧道里首次應用NPR錨索支護體系,是控制隧道支護變形的有效措施。”當專家團隊將這一消息公布時,所有參建方一掃陰霾,重拾信心。

亚慱体育手机版新舉措迎來大突破。2019年7月21日,岷縣隧道左洞開挖進尺達963.2米、右洞開挖進尺達1138.3米,左、右洞合計開挖進尺突破2000米大關,標志著隧道已完成開挖施工總量的53%。

然而,岷縣隧道的參建方思考的,是更遠的未來。“岷縣隧道按原支護體系施工,綜合月平均進度不足30米;而當采用NPR錨索支護體系施工后,月平均進度可達45米至50米。在這個進度的保障下,隧道實現預定通車目標的可能性將大大提高。”渭武高速公路定西項目辦主任王治才告訴記者。為此,他們聯合各參建方積極爭取甘肅省交通運輸廳等相關單位的支持,力爭將此技術面向全隧推廣采用。

亚慱体育手机版今年4月13日至14日,由甘肅省交通運輸廳牽頭組織的專家組,對岷縣隧道地質圍巖及NPR錨索支護施工情況進行了實地踏勘,并組織召開了岷縣隧道調整支護設計方案審查會。

與會專家通過聽取匯報、查閱資料、充分討論和咨詢論證后,同意了岷縣隧道前期施工采用的NPR錨索、預應力錨索支護變更方案,并明確了后續段落將繼續采用該方案進行施工。

“這次會議的召開,為岷縣隧道后續工程如何開展明確了方向,為我們克服技術難題穩步推進隧道施工和順利實現建成通車奠定了基礎。”強思翰說道,繼日前隧道左、右洞開挖進尺合計突破3000米大關后,面對剩余20%左右的開挖總量,全體建設者充滿信心,并將一如既往地攻堅克難、勇往直前,不穿岷山誓不還!


作者:吾名   來源:中交一公局


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