渝湘高鐵坪上隧道貫通
西安訊(丁明明 任達禹)12月27日,中鐵十二局集團四公司承建的渝湘高鐵重慶至黔江段全線首座富水巖溶萬米長隧——坪上隧道提前節點工期3個月順利貫通,成為全線第二座貫通的“萬米長隧”,打破了全線建設瓶頸,進一步加快全線通車進程。
作為西南重要鐵路干線,渝湘高鐵重慶至黔江段為老渝黔鐵路復線,正線全長約269.5公里,穿越峰巒疊嶂的武陵山脈,橫跨柔波瀲滟的烏江畫廊,地質環境極為復雜。在全線7座萬米長隧中,中鐵十二局獨立承擔坪上隧道、中興隧道兩座萬米長隧施工任務,總長度達到20.2公里。此次貫通的坪上隧道全長約10180米,存在巖溶、煤層與瓦斯及有害氣體等安全風險,下穿高壓富水區,最大埋深達550米,為全線可溶巖區段最多、地質結構最復雜的萬米長隧,不僅是重黔鐵路一級風險管理隧道,更是全線重難點控制性工程之一。
“坪上隧道下穿區域地表水、地下水、裂隙水縱橫交錯,還有著難以捉摸的地下暗河和巖溶區域,隧道掘進如同在滿是溶腔的奶酪中穿行,安全風險極高?!敝厍F路項目經理高偉民介紹說,在豐水期時,洞內涌水常常噴射而出,隧道每小時出水量相當于500多個標準游泳池容量。
如何穿越“水簾洞”和“山中腔”成為項目面臨的重大建設難題。他們通過加強超前地質預報管理,量身制定“探測+注堵+引排”相結合的富水巖溶隧道掘進施工方案,構建了“1泄水洞+1橫洞+1平導+19橫通道”的隧道建設結構形式,輔助坑道全長10108米,兼具應急救援和隧道排水需要,幾乎等同于正洞長度,建設長度和建設規模位列重黔鐵路全線之最。
建設者通過修筑洞內引排水系統,巧妙將地下暗河改造成為蓄水池,作為日常文明施工和混凝土養護取水地,安全通過最大涌水量達每小時2.48萬立方米的地下暗河,成功穿越大小巖溶50余次,穿越的最大的溶腔容積超過10萬立方米。
為確保隧道安全掘進,項目建設者在坪上隧道建設中應用了可視化超前物探、三維激光地質掃描儀、全自動三臂鑿巖臺車、智能二襯臺車等成套化工裝設備,構建了一級機械化施工配套體系,打造了標準化施工作業線。坪上隧道施工從原來的“人海戰術”轉變成為“智能掘進”,實現了超前地質智能探測、地質風險自動化預警和機械化智能排險相結合的施工模式。據統計,該項目僅掌子面成套化智能機械設備就代替了以往一半左右的人員配置,施工安全保障和工效得到顯著提升。
針對隧道存在的瓦斯安全風險,建設者采用“人工排險+瓦斯自動監測”的監控方式,根據瓦斯監測濃度自動調整隧道通風量,依托智能機械化施工裝備,及時優化調整施工工法,安全順利穿越龍洋掩逆斷層、高谷逆斷層、熊家園逆斷層、文復背斜等斷層破碎帶,以及煤層與瓦斯區段,創造了平導獨頭掘進6250米的全線最長施工紀錄。
依托隧道智能機械化施工配套體系,推廣應用了“36米有效長度移動棧橋+仰拱全幅鋼模板”的仰拱配套工裝,實現了仰拱鋼筋、仰拱混凝土、填充混凝土標準化流水線作業;在全線率先推廣使用了臺車“軟搭接”工裝,結束了襯砌環向施工縫處混凝土容易受臺車液壓擠裂的歷史,推動以方案保安全、以工裝保工藝、以工藝保質量,打造了長大隧道成套機械化施工示范樣板。
在隧道掘進中,項目團隊將隧道建設重難點轉化成為工裝工藝和技術創新“孵化池”,著力解決隧道超欠挖等問題,探索應用了三臂鑿巖臺車開挖仰拱工法,極大提升了施工效率,成功實現了“以機代人”,功效提升約35%,從人工開挖平均超挖值23厘米,下降到11厘米,有效節約了仰拱混凝土澆筑損耗;創新形成了“挑釬法”工藝,通過應用柔性鉆桿,解決了三臂鑿巖臺車外插角過大的問題,將隧道拱墻超挖從17厘米降至9厘米,減少超挖47%,施工成本管控顯著提升。
在提升隧道安全效率的同時,項目團隊針對隧道施工點多面廣的特點,在全線率先探索實施了“一板一檔”管理模式,成為全線質量管控標桿,并在全路進行推廣應用。走進施工現場,掃描印刷在隧道二襯上的“一板一檔”二維碼,設計圖紙、設計縱斷面圖、變形監測記錄、仰拱混凝土強度報告、施工負責人……一項項隧道施工關鍵信息如同翻開的書頁在手機上全部呈現出來。
“一板一檔”管理模式通過將隧道建設各個階段施工影像臺賬資料全部有機整合,并形成電子版施工檔案,掃描二維碼即可掌握隧道全過程影像紀實資料?!跋噍^于傳統人工眼看筆錄的工作方式,‘一板一檔’通過全過程電子影像管理,相當于給實體工程辦理‘質量身份證’,一鍵即可掌握萬米長隧各個部位的質量信息?!表椖靠偣こ處煆埗榻B說。
通過建立系統性的質量檔案信息,建設者可及時優化和調整影響工程質量的關鍵性難題,實現質量問題可追溯,避免相同質量問題反復出現。他們還根據質量變動情況持續精準點對點跟蹤質量管理各環節,實現了工程質量全生命周期管控,有力解決了西南艱險山區鐵路隧道“拱頂空洞掉塊、襯砌漏水滲水、仰拱上拱變形”等質量問題,實現了一次建設一次成優。