特约记者谢崇志通讯员石亮百福升 8月20日9点28分,西宁隧道胜利贯通。此时,隧道掌子面上灯火通明,建设者们涌进贯通处,挥舞手中的旗帜,激动地高声呐喊,忘情地纵声欢呼。队长刘宏云与项目副经理李泽民热烈拥抱,庆祝胜利会师。
在全长5750米的兰新铁路西宁隧道里,一公司的建设者不畏艰险,奋勇拼搏,历经1205天的艰苦奋战,顺利实现了全隧贯通,用忠诚在海拔2800米的青海高原谱写了一首感天动地、荡气回肠的精神篇章。
“水豆腐”上建隧道
一公司承建的西宁隧道位于青海省西宁市,贯穿城东、城北两个老城区,进口与西宁火车站相接,出口与二十里铺特大桥相连,全长5750米,其中有1370米浅埋段,被中国铁路总公司列为一级高风险隧道。
西宁隧道以“重中之重、难中之难、险中之险”而著称,一公司兰新项目部总工程师张治国把工程特点形象地概括为“四高一难”——即高原、高寒、高铁和高风险隧道,“一难”指的是征迁协调难度大。
——西宁隧道全隧围岩软弱,全部为IV、V、VI级围岩,其中IV级围岩2530米,V级围岩1843米,VI级围岩1370米。
——隧道平均覆盖层为20米,覆盖层最浅处仅为6米。全部为松散性砂砾石、粘性黄土及第四系沉积物等VI级围岩,冲积砂质黄土具有湿陷性,湿陷土层厚度仅5至10米。
——隧道下穿高速公路,施工断面大,埋深浅,周边土层松散,稳定性极差。怎样保证拱顶路面不塌陷,不影响高速公路正常通行为施工的重难点。
——隧道穿越重要结构物及居民密集区,如何保证地表建筑物正常的使用功能又是施工的一大难点。
——该段位于湟水河阶地,地下水埋深为2.8至24.9米,隧道地下水位较高,且地下水富集。
——石膏岩在水的作用下极易发生溶蚀及软化,同时拌生的生石膏可发生膨胀;芒硝遇水易融化,极易形成孔隙、孔洞。
西宁隧道土体含水率在
20%至25%之间,呈流塑状,完
全失去自稳能力,开挖时土体
开裂掉块,锚杆振动更易崩落,
极易造成隧道坍塌,一次就是
几十立方米,大的坍塌将会冒
顶露天,不仅危及着施工人员
的生命安全,也会造成地表坍陷,影响居民生活,危及居民生命财产安全。
“在西宁隧道施工,就像在水豆腐上打隧道,难度不言而喻。”项目常务副经理王满谷这样说道。
由于不能采取光爆作业,整个浅埋段施工采用原始的铁锹、铁镐进行人工开挖,工人们整天穿着雨衣雨裤,在狭窄、潮湿的洞内艰难地刨着泥巴,然而尽管这样,突泥涌水让人挖不尽、清不完,有时装载机刚从掌子面出碴,路上就得知发生溜塌,不得不又原路折回对溜塌部位进行回填,现实让干部、工人感到十分无奈。(下转二版)
(上接一版)一些工人干脆甩手走人:“不干了,老子是来用机器打眼放炮的,不是挖泥巴的。”
隧道下穿兰西高速公路,小北川河、中庄灌溉水渠、排洪渠穿插其间;有军区后勤及工矿的仓库,有学校、粮油市场,还有老城区地下管线密布,年久失修十分复杂,需要改移水渠约500米;而人文环境更是复杂,隧道施工地段处于城乡结合部,涉及两个老城区,居民密度大,区域内民房交错杂乱,回汉混居,其中有两个村庄主要居住回族,需要拆迁1400多户民房及单位。兰新铁路建设指挥部党委书记张卫感叹:“青海自然和人文条件都差,尤其是回民密集区,重点工程的拆迁更是困难,十分棘手。中铁五局员工干得真是太辛苦了!”
质量安全大如天
面对严峻的工期压力和安全风险,为确保西宁隧道安全施工,项目部始终坚持优先二衬、仰拱施工,确保安全步距,规范初期支护,严格遵守“管超前、短进尺、强支护、勤量测、早封闭”的原则。项目部领导班子坚持开展24小时值班制度,坚持每天开交班会,不断探讨和优化施工组织设计,创新工艺工法,改进安全施工措施,严格执行“三检制”,强化过程控制,狠抓安全质量,落实领导带班作业、关键工序盯控和隐蔽工程旁站制,同时做好物资材料供应和技术管理服务等,克服了高寒缺氧、涌水突泥、施工干扰大和复杂地质等困难,保证了隧道施工安全顺利进行。
项目部实行安全质量事故一票否决制,只要在当月发生安全质量事故的架子队取消当月劳动竞赛资格,并对队部主要管理人员进行处罚和批评教育。在项目部领导班子的领导下,各架子队把安全生产放在了首位,项目部定期或不定期地开展确保隧道施工安全专项整治活动,对隧道施工的各个角落进行大扫荡式排查,各部门轮流24小时值班监督。在检查中,值班人员注重强化施工方案管理、强化作业指导书执行、强化现场盯控、强化架子队管理、强化安全培训、强化应急管理、强化责任落实、强化责任追究。通过安全大检查,在第一时间消除安全隐患,真正做到防患于未然。
为了保障施工人员的安全,项目部要求技术员必须每循环加强沉降观测,并及时上报至各掌子面包保领导处。如发现沉降突变或掌子面围岩发生变化,掌子面务必采取紧急措施,同时技术员必须至少2小时一次对地表和洞内进行沉降观测。
项目部结合西宁隧道项目的实际,根椐西宁隧道设计要求,制定了具体的安全质量系列管理控制措施,形成较为完备的安全质量管理体系,把安全质量控制体现在施工的每一个环节中。
各架子队实行“卡控措施记录”制,每个岗位、每道工序都要进行技术交底,工时循环采用卡控手段。这是西宁隧道独具特色的现场安全质量管理制度,现场有质量监管员,有安全值班员,随时监控。对于重点工序的卡控,上一道工序完成经测检合格,符合规范、达到质量要求,才能进行下一道工序。施工员对工序中各种环节与工艺细节均一一记录在案,领工员、责任人、班长、技术员、现场值班员和项目值班领导要签字认可,有的工序甚至采用拍照和影像进行记录,当天报送技术员,然后上报工程部。实行“卡控措施记录”能及时发现问题及时得以处理并有可追溯性。
工程部部长刘德安说,工程质量把关是对每个施工环节把关。地质复杂,工法工艺更复杂,必须以保证安全为前提,施工质量才有保障。工程技术部门从支护到立架、从钢架接头连接到钢架之间的连接、从超前支护到锁角锚杆、从小导管加密到一榀一榀的开挖推进,无不细致地要到现场进行记录监测,确保了安全和质量。在开挖后,要检查两侧沉降、变型的情况,检查注浆是否到位,临时支护是否到位,控制开挖进尺在3米以内,并在8小时内封闭成环,有效地控制了沉降。对沉降观测值进行总结分析,为下一循环提供依据。对防排水系统进行检查,不到位的及时进行整改,防止二衬渗水,以确保施工安全及工程质量。
在征战西宁隧道的三年多来,虽然无数次发生了突水、涌泥、溜坍、沉降、变形等地质灾害,整个工程却未发生一起人员伤亡事故和质量责任事故。今年4月25日,青海省委书记骆惠宁在视察西宁隧道时说:“中铁五局了不起,为青海省建设作出了巨大贡献,谢谢你们!”
创新工法打“巧”战
硬仗靠干劲,苦战靠巧劲。隧道一开工,技术人员就随时针对出现的新情况进行研究分析,提出解决方案,依靠科技进步,采用新材料新工艺来优化或调整施工方案。先后创新、实施和总结出“市区浅埋下穿高速公路的超大管幕施工技术及沉降控制施工技术”、“隧道二次衬砌钢筋套筒连接工法”、“大断面黄土富水隧道下穿高速公路施工技术”、“黄土石膏岩泥岩地质条件下的三台阶七步法施工工艺”等。
总工程师张治国带领工程技术人员,跑现场搞研究,多次提出建议对西宁隧道设计参数进行适当优化,提高了安全施工保险系数。如原设计采用的直径89厘米超前管棚设计为10米一环,环向间距为40厘米,搭接长度不小于3米。他们在场观察后发现:施工超前管棚时,由于钢架间距较小,导致外插角角度较大。为保证管棚施工质量,因此在施工管棚前需扩挖管棚工作室,扩大开挖纵向长度和环向高度,才能满足现场管棚施工要求,但在施工过程中仍然存在较大的安全隐患。
针对存在的问题,项目部建议将原设计超前管棚支护变更为R60N自进式超前支护。分别在1号竖井、2号竖井施工采用12米长R60N自进式锚杆作了试验,取得了科学数据和明显的效果。优化后的试验结果与方案报送建设指挥部并经论证得以实施,此工法在施工时不需要扩挖,仅对要施作超前支护断面处的两榀型钢扩大10厘米,即能满足施工需求,推进一环仅需2.5天,比采用89超前管棚一循环缩短了10至12。
原设计旋喷桩在隧道两侧开挖轮廓线各两排,内排桩中心设置在隧道初支最大跨位置,桩纵向间距、桩长自拱顶至黄土与卵石土分界线以下等系数与开挖实际存在问题,而且地表的排污管道、排洪管道、供水管道等交错纵横,均存在渗水、漏水现象,进入雨季更是致使围岩情况加剧恶化,在开挖时掌子面经常出现涌泥、坍塌现象,拱部旋喷桩之间的土体出现溜坍等现象;由于桩间距较大,上台阶型钢拱脚不能落到旋喷桩上,落到了恶化的围岩上,致使沉降较大,有可能造成初期支护变形严重,从而导致隧道塌方。鉴于这种情况,工程技术部门对系数进行了优化,在1号竖井进行试点,地表旋喷桩间距调整为1×1米如同一个梅花型,其掌子面非常稳定,开挖时无溜泥和掌子面失稳等情况,通过试验获得数据。随后,向铁建指建议在两个地段上台阶左右拱脚位置、沿隧道横断面方向各增加一排旋喷桩,调整间距为60厘米,并根据不同地段情况变更了梅花型布置系数。西宁隧道按照施工设计要求,是采用双侧壁导坑法进行开挖,但他们根椐地质条件变化,提出在原基础上采用如同九宫格式的划分方案,把164平米的大断面开挖分割成9个工点,工人们称它为“井字格开挖法”,使人工开挖工作面缩小在一个更为狭窄的空间里,甚至在小导坑里还要采取上下台阶两个部分一点一点掘进,让施工人员的安全进一步得到保障。
随着隧道施工的不断推进,创造了上下台阶开挖法、三台阶七步法工艺,两侧壁导坑开挖法以及安全加固的大管棚支护、超前导管注浆支护等工法工艺,这些工法与工艺成为隧道施工宝贵经验和成果,当成果的转化为生产力并加以创新应用后,直接推动了施工发展。正是他们依靠科技进步,促使这些经验与成果的直接得以转化,隧道从支护到开挖、从工序到管理,进行优化环环相扣,有效地控制沉降。他们从施工安全的角度出发,根据监控量测在三台阶工法转换过程中增加临时仰拱等一系列化的改进方法,都取得了较好的效果。
项目部还在不封闭高速公路交通条件下,创造性提出下穿兰西高速公路的施工方案,即采用大管幕超前工艺,即使用水压钻机将159厘米大直径钢管平行钻进80米,间距为20厘米,为隧道开挖外层再形成一个巨大的却不可见的地下安全“承重壳”。这是在局内首创也是唯一使用新工法新工艺,用了近一年的时间,安全开挖130米,成功地度过了又一高风险地段,确保了青海唯一出省的高速公路不封闭并确保下沉有可控性,交通畅通无阻,受到政府的高度赞扬。
人和心齐定胜天
一公司副经理兼项目部经理彭福山、常务副总经理王满谷,坚持每天都要到每个掌子面察看两次,询问安全支护、沉降收敛情况、仔细观察地质围岩变换,现场指挥施工。
如果用这段500多米的隧道来装我们员工流下的汗水和泪水,那只能装下三分之一。从隧道开工坚持到贯通的开挖班长陈华东这样感言。进场以来他每天在掌子面上与大家并肩作战,挖断的铁镐上百个。他说这掌子面上的泥土渗水较大、涌泥频繁,一出现涌泥,就采用大管棚施工,每次都是0.5米一环向前延伸。
他还给我们讲述进场时挖第一环仰拱时的情景。那是2010年11月20日,西宁晚上的室外温度是零下20多摄氏度,有水的手会立刻与铁锹手柄粘在一起,露天作业施工的冷可想而知。当得知部指领导4天后要赶到现场查看首环成型的仰拱时,开挖班的工人们穿着连体雨衣在水中鏖战,很多工人雨衣被划破,整整干了三天三夜。当部指检查完首环仰拱时,都说五局员工真能吃苦,一上场给他们留下了一个好印象。
西宁隧道负责过进口施工的还有一位干将名叫李泽明。他曾在海拔4648米的昆仑山隧道担任隧道队队长,被部总指称为“昆仑铁汉”。来西宁隧道,他从常务副经理的岗位走下直接负责进口浅埋段的两竖井施工,加上进口就有5个掌子面,每个掌子面上有9个开挖面。他告诉笔者,干西宁隧道和昆仑山隧道都是他一生最自豪、最难忘的时光,繁重的任务让自己人生充满了挑战,忙碌的工作让自己活得更有价值。在西宁隧道掌子面,他每天的值班的时间达14小时,穿乱了数百双雨鞋。在西宁采访中,项目班子还说多多采访浅埋段的哪些执着坚守,战斗到最后的黄勇、杨海、周海刚、黄志强、毛著伟、范辉、杨明涛等同志,他们才是我们学习的榜样。罗斌开挖支护班是一个有110多人队伍,他们分为支护班和开挖班,各自的任务十分明确。在整个支护过程中,他们一丝不苟,视地质情况进行调整,既要保证安全也要控制成本。施工中,他们不断摸索规律,使工序循环时间由13小时压缩到9小时。他们在极其狭小的导坑工作面用铁锹、铁镐把黄土一点一点地挖出来,经受了一次又一次突水、涌泥、溜坍的考验,月成洞稳步保持在50多米。他们多次刷新月开挖进度,刷新全国双侧壁导坑开挖进度,2013年8月被青海省授予“工人先锋号”称号。
黄勇,隧道一队支部书记。由于浅埋段征地拆迁工作量大,他的主要工作就是协助项目部专职副书记张平根工作。每天近20个小时在拆迁户、居委会、当地政府间来回奔波,加之长时间的高压状态,他患上了高血压、腰椎疼痛,剧烈的疼痛使他面色苍白、满身虚汗,却强忍病痛坚持工作。
范辉,二号竖井的技术主管,每天的大部分时间都忙碌在掌子面、地表监测。在与爱人刚刚领取结婚证的第2天,就撇下从老家过来的新婚媳妇,一头扎到紧张的施工现场。老家原定4月20日在家乡举办婚礼,却恰逢初浅埋段的攻坚阶段,便毅然决定推迟婚期。他虽没有“舍小家、为大家”的豪言壮语,但却以自己的行动对“无私奉献”做了最好的诠释。
如今,西宁隧道安全贯通了,建设者为之倾洒的汗水和付出的艰辛没有白费,他们表示,将乘胜追击,去夺取更大的胜利。