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川藏线上传精神二郎山下铸精品——中铁十二局雅康高速公路二郎山隧道创新之路
2016-09-14  中国桥梁网 分享到:

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        66年前,11万人民解放军和各族民工,翻越二郎山,用铁锤凿开悬崖峭壁,打通川藏公路入藏门户,铸就了“听党指挥、不畏艰险、坚忍不拔、无私奉献”的“二郎山精神”。

        16年前,川藏公路318线修缮工程实施,武警部队和原铁道部工程局克服艰苦的自然条件,在海拔2200米处打通了318线二郎山隧道,缩短了川藏路程。

        近年来,318线二郎山隧道在日均车流量4000辆面前已经力不从心。浓雾、冰雪、滑坡、泥石流、路面整修,使这一路段车辆拥堵和交通管制成为常态。

        4年前,雅(安)康(定)高速公路二郎山隧道作为雅康高速公路的头号工程开工。

        2016年9月8日,由我国隧道施工劲旅——中铁十二局集团有限公司(简称中铁十二局)负责施工的雅康高速公路二郎山隧道左线独头掘进6757米,创造了中国公路隧道钻爆法独头掘进的又一奇迹。

        作为国内最复杂的特长山岭隧道,中铁十二局在施工中勠力创新,践行“既要绿水青山,也要金山银山”的环保理念,为“二郎山精神”注入了新的时代内涵——突破创新,和谐共赢:

        ——为降低冰雪灾害对道路的影响,雅康高速公路二郎山隧道海拔降至雪线之下的1500米处,隧道长度因此达到13459米,成为西南地区第一长隧、中国公路第四长隧;

        ——为最大限度保护二郎山既有生态,中铁十二局在隧道出口段设置的两条通风斜井施工中,创造性地通过进入主洞正线反向开挖全部斜井,这项施工技术在世界隧道史上尚属首次;

        ——为节约能源,利用二郎山丰富的水力资源,中铁十二局在出口段隧道内建设地下小型水力发电厂,从山顶引入高压水进行水力发电,用于运营后隧道内的供电、通风,在世界隧道史上是首次;

        ——为应对运营中可能发生的突发事件,中铁十二局在出口段左右线间设置了两条大断面交通转换带,这是我国隧道史上的又一个第一次;

        ……

        “作为兼具中国人民解放军和原铁道部工程局基因的央企,我们有责任继承‘二郎山精神’,并将它发扬光大,努力把雅康高速公路二郎山隧道打造成国内隧道施工的标杆1中铁十二局集团董事长、总经理宋津喜说。

        攻坚克难写传奇

        9月8日,雅康高速公路二郎山隧道运用人工钻爆法独头掘进6757米,为我国隧道人工钻爆法施工再添精彩一笔。

        传统长大隧道施工通常会在主洞中段增开斜井,从洞外切入增加施工作业面,以降低施工难度,提高掘进速度。

        中铁十二局在其出口段的两条斜井施工中,创造性地运用了“反弹琵琶”的方案。

        中铁十二局集团三公司副总经理、项目经理宋志荣向记者介绍:“斜井施工本应由外向内掘进,但二郎山一带是我国不可多得的野生珍稀动植物天然基因库。为最大限度减少对生态环境的破坏,我们放弃了原设计方案,并召集国内众多专家研讨,制定了通过从主洞正线由内向外开挖斜井的施工方案,这在隧道建设史上是一次非常大胆的尝试。”

        “光有环保的理念是不够的,施工企业还必须具备足够的实力,才能在不增加掌子面的前提下保证工期不被延误。雅康高速公路二郎山隧道的施工技术,在国内公路隧道中是领先的。”西南交通大学土木工程学院教授王明年向记者介绍。

        为保证工期,主洞掘进速度必须更快,才能保证早日到达主洞4400米处的斜井开挖位置,同时,也要求施工单位具备高超的交叉施工组织能力。

        面对重重困难,建设者不断突破创新,钻研和开发新技术、新设备。

        在斜井开挖中,掌子面爆破出的渣体,本就受高地应力影响,再加上爆破冲击力,极易造成大块渣体顺坡滚落,伤到施工人员和车辆。“我们采用了多排中空楔形掏槽眼技术,控制渣体大小,将石块化大为小,减少抛掷距离,规避伤害。”项目总工程师舒文军说。

        沿着坡度达11.9%斜坡掘进长达3444米的两条斜井,为建设者平添了不少难题。

        为此,建设者将二衬台车从两轮驱动改装为四轮驱动,并发明了夹片式轮毂锁定装置,防止台车溜车。所有的出渣车都同时加装断气刹和水刹装置,并在半坡侧面增设应急缓冲平台,防止重车下坡失控。

        超长独头掘进给隧道通风排烟增加了极大难度。“我们在洞内布设了4台220千瓦的轴流风机、14台38千瓦的射流风机,通过10段接力,1个小时内即可完成一次洞内空气置换。进洞至今,通风带已用坏1万米。”负责隧道现场管理的项目副经理马希平说。

        雅康高速公路二郎山隧道地处芦山地震带,出口段穿过7条地震断裂带,各种围岩无规则分布,中铁十二局选择用传统的人工钻爆法掘进,因此可以根据地质变化,或全断面、或三台阶、或微台阶,灵活转换施工方式。宋志荣说:“出口右线6710米的掘进还剩150米,预计在10月20日前完成。”

        “金钟罩”抵御“烈岩爆”

        2013年7月,测量员在标记开挖点时,突然听到石头中发出的类似放鞭炮的“啪啪”声,经验丰富的马希平立刻将这名测量员扑倒在地,掌子面上一块1立方米左右的石块快速滚落,在他们身侧不到2米的地方砸下一个大坑。烟尘散去,测量员的双腿还在不住颤抖。

        雅康高速公路二郎山隧道海拔设置在其雪线之下,隧道埋深因此达到1500米以上,这使得地层中岩体的地应力强度达到常规隧道的4.3倍。隧道出口段围岩多是岩浆岩,极为坚硬,掌子面爆破时,在地层构造应力、自重应力的作用下,被劈裂成倒三角形、棱块状的小石头不时呼啸而来,像是大山打出的“子弹”,稍有不慎即被击伤。类似这样强度的岩爆段在出口段左右洞超过4000米。

        工人陈涛这样形容一次岩爆:岩体发出清脆的爆裂声,犹如枪声,并伴随着无规律的岩体弹射及大块岩石崩落,在开挖完成后一直持续了5个多小时。

        为减少岩爆对施工人员、机械设备的损伤,项目部展开科技攻关,研发出自行式液压防护棚架,固定于开挖台车四周,以6根粗壮的工字钢做龙骨,中间连接柔韧性好、具有收缩性的钢丝网绳,在液压油缸的作用下棚架根据需要自如收缩,组成了抵御岩爆的“金钟罩”,并为施工人员配置了钢盔、防弹服,为挖掘机、装载机驾驶舱加设了1厘米厚的钢板。“这是我们为降服‘烈岩爆’而使用的‘金钟罩’。”宋志荣说。

        “‘金钟罩’的设计和研发绝非‘妙手偶得’,而是基于我们数十年来深耕长大隧道的经验积累。”中铁十二局集团副总经理、总工程师高治双说。

        经过多年的发展,中铁十二局平均每年桥隧施工能力达到600公里以上,创造了多项建设长度、宽度、高度、跨度、速度的全路、全国和世界纪录,其参建隧道数量占全国20公里以上铁路隧道的三分之一,10公里以上公路隧道的二分之一。

        “天罗地网”阻粉尘

        走进隧道,丝毫不觉空气污浊,除了强劲的送排风系统外,中铁十二局还在粉尘治理上苦下功夫。

        马希平介绍:“洞内粉尘不仅影响作业,更会危害作业人员的健康。我们主要通过多道防线阶梯降尘,将危害降到最低。”

        “斩草先除根”。掌子面的光面爆破是粉尘的终端制造源,建设者在掌子面爆破中引入水压爆破新技术,针对不同岩体特性,在炮孔中间按比例间隔放置炸药和水袋,通过水袋雾化起到降尘作用,相比常规爆破,这项先进技术使掌子面粉尘的浓度降低了40%以上。

        距离掌子面60米处,开挖台车上安装的高压射流式水炮装置是粉尘的第二道防线。通过高压、旋转、雾化、射流,高速雾粒与粉尘密集碰撞、喷淋将粉尘截获随雾粒沉降,从而达到除尘目的。

        距离掌子面约80米处,第三道防线——移动水幕负责“歼灭”逃逸的粉尘。移动水幕由安装在隧道基层的雾化喷嘴制造,经过它的移动狙击,粉尘基本会消失殆荆

        掌子面往洞口每700米继续加设防线,即淋浴式固定水幕,主要负责处理出渣车辆带起的粉尘,以及隧道二衬制造的粉尘。

        在这样严密的“天罗地网”中,再顽强的粉尘也不得不“缴械投降”了。

        行驶在隧道中,记者发现每隔30米左右地面就有一个长方形坑,如同给路面打了补叮舒文军向记者介绍:“这些坑是隧道纵向排水沟的临时检查井,除尘用的废水、洞内的涌突水通过排水沟排出隧道,久而久之,容易形成淤泥堵塞水沟,这些检查口就能起到随时清淤的作用,确保以后的运营过程排水顺畅,解决业主的后顾之忧。”作为一项临时设施,如此大费周折是建设者责任心的体现。

        “近些年,我们一直倡导绿色施工理念,坚持做有品质的工程,让员工受益、让业主满意、让社会赞誉一直是中铁十二局坚守的信念。”中铁十二局集团党委书记王锦友说。这种对品质、责任的崇尚,使得这家央企先后荣获“中国建筑工程鲁班奖”15项、“中国土木工程詹天佑奖”19项、国家优质工程奖31项、省部级优质工程200余项;先后被授予“全国守合同、重信用企业”“全国优秀施工企业”“全国工程建设质量管理优秀企业”“中国优秀诚信企业”和“全国最佳施工企业”等荣誉称号。

        隧道“迷宫”巧穿行

        从隧道出口始发,前行4444米,呈现在眼前的是一座隧道“迷宫”。已经完工的总计23条长短不一、走向有别的隧道集聚于此,展示各自卓越的风采。

        二郎山丰富的水资源为建设者在出口段洞内设置地下小型发电厂提供了先天条件,从山顶引入高压水进行水力发电,用于运营后隧道内的供电,在世界隧道史上这是一项伟大的创举。

        毗邻发电厂右侧的是隧道通风机房。为安置这两座地下工厂,中铁十二局在这里凿出了一座断面为158平方米、长度为126米的洞室。离此不远处,两条断面达181平方米、长度为120米的交通转换带,呈梯形状布局于隧道左右线间,为运营后的交通疏散忠实待命。加上两条主洞、两条斜井、16条联络通道,俨然组成了隧道“部落联盟”。

        如此贴近的密集隧道群施工,“群洞效应”不可避免,为减少彼此的扰动,必须精密计算好各条通道的受力布局,精确安排好各道工序。宋志荣说:“具体的细节非常复杂,但我们总的原则是先主通道后次通道、先大断面后小断面、先支护后开挖、优先形成风流循环系统。”

        各个联络通道因为方向有别,形成隧道互通,其中的4个联络通道施工尤为惊险,2条上跨右线主洞,2条和其他联络通道交叉,为减少坡度,交叉通道上下仅隔50厘米。舒文军说:“我们采用了分层掘进的方式,先施工隧道上部,靠近下方通道洞顶时,采用多次微台阶爆破,顺利跨越了每一个风险点。”

        二郎山,千里川藏公路上的第一道咽喉险关,在红军长征80年后,中铁十二局人在泸定县,借用科技利剑再次彰显“万水千山只等闲”的英雄气概,同时也为“二郎山精神”注入了“突破创新、和谐共赢”的新内涵。

        ■记者手记

        让高品质成为常态

        “司机把式好不好?318上跑一跑1318国道是目前由川入藏的唯一陆上通道,也是联系甘孜和藏区的重要经济动脉。

        从雅安到泸定,短短120公里国道,我们足足走了7个小时,途中经历了滑坡、飞石、暴雨、大雾和交通事故。司机师傅说,这些都习以为常了。

        作为318国道这个段落的替代线路,雅康高速公路修得大快人心。

        驱车驶入雅康高速公路二郎山隧道,眼前的昏暗让人心中一紧,毕竟项目还在施工过程中,隧道内空气质量和粉尘浓度是否达标尚不清楚。我紧了紧脸上的口罩和头上的安全帽。

        车很平稳,我也没有那么紧张了,这才慢慢注意到隧道的模样:隧道内几无灰尘,能见度很高,风机位置统一,间隔一致,二衬光洁平整,侧壁整齐地布设着输电线路,各种管道有序地分布在隧道两侧,整洁程度着实不像正在施工中的隧道。宋志荣说:“高标准、严要求,每一道工序都必须不折不扣按规矩操作,谁让我们是规范化管理示范项目部呢1

        进入地下风机室,视野变得豁然开朗,像走进了一座拱形宫殿,气势恢宏。发电厂和风机室因为要安置隧道设备,断面和高度尤其宏伟,洞顶距地面有五层楼高,悬挂着直径约2米的风带,用来传送新鲜空气。难以想象建设者克服了怎样的艰险才挖走了如此大量坚硬且会爆裂的岩石。

        车辆在隧道里左拐右拐,穿行于主洞、交通转换带、横通道和风机室,像在地下迷宫中寻找出洞方向,其复杂程度可见一斑。

        “让高品质成为常态,才能让我们的‘上帝’安心放心。”宋志荣说。

        雅康高速公路二郎山隧道科研式施工、精细化组织、标准化管理,在人类和大自然的和谐共生中,让这座深藏在西南大山深处的公路隧道逐渐被世人熟知。郑洋

        本文图片由中铁十二局三公司提供

        
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