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奋战别岩槽一级风险隧道
———中铁二十一局集团宜万铁路别岩槽隧道施工纪实
 
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    宜万铁路被有关专家誉为“世界铁路施工史上难度最大的山区铁路”。全线所有隧道和桥梁施工都遇到了不良的地质条件,其中,别岩槽隧道是全线8座一级风险隧道之一,更是全线有名的冒水、冒泥、冒油、冒气、冒火、冒顶“六冒隧道”。
    中铁二十一局集团承担的别岩槽隧道施工任务面对地质结构最复杂、地质病害最突出、裂变最频繁和突水、突泥最严重的现实,可谓遭遇不良地质的“重灾区”。
    自2004年2月正式开工以来,中铁二十一局的参建干部职工不断优化施工方案,制定了严密的隧道施工高风险防范措施,加强超前地质情况预报,规避施工风险。他们针对F1大断层实际施工情况以及存在的施工风险,采用了超前帷幕注浆堵水并加固地层,同步施工超前大管棚支护的方案,共完成了21个循环的帷幕注浆工艺;先后战胜了16次涌水,成功穿越F2、F3两个断裂带,有效化解了不良地质可能引发的高风险。2007年11月8日,该隧道实现了胜利贯通,比预定贯通时间提前了10天。
    铁道部建设管理司、武汉铁路局、宜万铁路建设总指挥部分别发来贺电表示祝贺并慰问建设者。贺电表示,自开工以来,全体参建单位科学组织、精心施工、严格标准、规范施工,不断加强现场管理,认真执行隧道施工防范风险各项制度、办法和规定,运用先进的技术和手段,有效地化解了溶洞、暗河、突水、突泥、瓦斯等不良地质可能引发的高风险,成功穿越了F2、F3两条断裂带,战胜了多项施工技术难题。参建单位针对特殊的不良地质,加强超前地质预报,严格采用帷幕注浆施工工艺,确保了别岩槽隧道安全贯通,也为全线隧道的安全施工起到了典范作用。

 

    成功穿越断裂带
   
    别岩槽隧道施工是在恶劣的地质条件下进行的,干部职工争分夺秒地拼,齐心协力地搏,与形形色色的“山鬼”“地怪”展开大搏杀。
    别岩槽隧道地质变幻莫测,充满了诡谲与神秘。它不仅有溶洞、暗河、涌水、煤层、瓦斯、软泥等,还有全线唯一的长达120米的六级围岩破碎带。这是隧道施工中最为破碎的围岩,这段地质被专家命名为F1大断层,设计长达483米。因F1大断层直通地表,该处埋深350余米,雨季时,该处地表大量汇水可造成350余米的泥水高压差,相当于一个350米高的水塔压力,并沿构造裂隙渗入地下,形成管流,最初日流量达到7200立方米,最高时达29800立方米,加之隧道出口端设计为13.3‰的反坡排水,让建设者们伤透了脑筋,吃尽了苦头。涌水成为别岩槽隧道最难制服的关键点,成为各级领导、宜万铁路建设总指挥部及专家广泛关注的焦点。
    打这样的“烂洞子”,只能智取,不能硬攻。指挥长曹云堂深思熟虑,审定施工方案中的每一个步骤,每一个细节,确保万无一失。他们成立了7个作业工班,挑选了责任心、管理能力强的同志担任工班长,实行统一指挥,工序承包。曹云堂带领指挥部成员与工人一起,坚守在工地上,奋战在隧道里。
    总工程师陈文渊介绍说,这座隧道要比设计资料上反映的更复杂。“烂洞子”造成的施工难度更大、险情更多,施工进度也会慢下来,工期将会更加紧迫,这是个恶性循环。
    为了攻难克险,他们制定了严密的隧道施工防范高风险机制,施工中严格遵循先探后挖程序,采取了TSP震动波探测仪器进行长距离探测、超前水平钻探进行中距离探测、超前炮孔进行短距离探测等多种探测手段,做到对前方地质心中有数,有效规避了施工风险。
    2005年4月18日,隧道掘进到407公里980米处,曹云堂带领翟金书、陈文渊、王锋涛、谢耀、薛军涛、王建恒等青年技术人员,对掌子面进行超前中距离地质探测,大家明显感到,今天的钻速快得不寻常。果不其然,当钻头进入山体30多米深时,3个探孔内突然涌出了大量的水。涌水,他们早已预料到。可眼下这涌水,按资料分析,应在隧道打到1000米之后才会出现,而且水量大、水压高、含泥多。大家立即将施工人员、机械设备等撤到了安全地带。副经理赵邦成、保障部部长韩凡清立即调来几台大功率抽水机和潜水泵进行排水。但由于涌水过大,水压太高,施工被迫停止。
    紧急预案立即启动。有人建议通过抽排水强行通过,可经过分析,这种方案虽然可以暂时控制涌水,却存在两个弊端:一是对生态环境造成极大破坏,二是施工工效低,投入成本大。翟金书和陈文渊又查阅了大量资料,都没有找到类似的范例,更无经验可以借鉴。年轻气盛的陈文渊急得吃不下饭,睡不着觉,短短几天,小伙子头上竟冒出了不少白发。
    在施工遇到“拦路虎”的关键时刻,铁道部副部长卢春房,副总工程师杨建兴,武汉铁路局局长余卓民,副局长武勇,宜万铁路建设总指挥部指挥长张生学,中国铁道建筑总公司董事长、党委书记李国瑞,总经理金普庆,副总经理赵广发,副总工程师辛实,铁道第四勘察设计院副院长何义斌,中铁二十一局集团公司董事长、党委书记柴顺林,总经理李宁,副总经理郑群棣、黄庆华等领导和专家赶到现场,坐镇指挥,与大家一起并肩战斗,为参建的干部职工增添了信心,形成了众志成城、攻克难关的合力。
    由专家、技术人员和领导组成的科技攻关小组,不分昼夜地泡在隧道里调查研究,对超前探孔进行细致地观察分析,对各种参数进行反复比较、计算、掌握了大量第一手资料。集中众人的智慧,采用多种先进的技术和施工工艺,他们制订出了“全断面帷幕注浆”新工艺实施方案,进行堵水和加固地层。在掌子面拱顶、左右边墙上打三个水平钻孔进行超前探测,全断面扇状布设80个直径为110毫米的钻孔。采用了特种注浆材料,并辅以水泥单液浆、水泥水玻璃双液浆材料,以注浆30米、开挖25米为一个施工循环,稳扎稳打,一步一步向前推进。
    然而,第一次注浆刚刚完成,就出现了止浆墙开裂、掌子面跑浆、初期支护钢架严重扭曲变形。经过认真分析研究和一次次的对比试验,整整用了4天时间,他们又制订了详细的改进方案:通过径向帷幕注浆、接缝灌浆等工艺建立一个完整的止浆体系,同时对止浆墙后方初期支护进行加固,以避免因水压变化对后方支护造成破坏;通过对浆液配比、打孔角度、孔位布置、注浆方向进行调整,优化了注浆方案,帷幕注浆工艺成功实施!
    自主创新的别岩槽隧道的帷幕注浆工艺技术,达到了国内领先水平,这不仅加快了施工进度,彻底改变了被动局面,为同类型隧道施工积累了宝贵经验。2006年7月7日,宜万铁路建设总指挥部组织全线在中铁二十一局别岩槽隧道进口召开了帷幕注浆现场观摩会,并作为全线唯一一家帷幕注浆工艺典型单位,受邀参加了总公司在湖北恩施召开的超前地质预测预报和帷幕注浆技术研讨会。

    连续降伏大涌水
   
    在曹云堂的组织指挥下,别岩槽隧道施工期间先后掀起了三大战役、百日大干、F1断层攻难克险攻坚战、F1断层歼灭战。中铁二十一局的建设者们用智慧的长矛战胜了大自然设置的重重屏障。
    别岩槽隧道在施工中发生大小涌水16次,总涌水量达到1000多万立方米,相当于一座大型水库的年储水量。
    2005年12月18日凌晨4时。一声闷响撞破了黎明前的宁静夜幕,惊醒了在方斗山别岩槽隧道附近两公里范围内居住的人们。“三个超前探孔突然大量涌水!”指挥长曹云堂接到值班人员急促的报警电话,迅速赶到现场,再次启动了紧急预案。凌晨5时,当大家正在观察涌水情况,清理掌子面场地时,忽然听到一种奇怪的声音,像是发自地球深处的哀鸣,又像是来自岩层里的悲泣。还没等大家回过神来,一大股涌水突然从掌子面喷涌而出,像桀骜不驯的蟒蛇从掌子面距地面高6米的地方崩塌而下,再从地面腾起击向后方拱顶,又从拱顶落入地面,翻腾着汇入水流,直冲洞口。
    所有人都惊呆了。“快撤!”曹云堂一声大喊,众人立即向洞口奔去。距水头较近的一个劳务工被击倒了,尽管水已淹没膝盖,在场的人每向前迈出一步,都感到非常困难,但救人要紧!已经跑出来的职工,胳膊挽着胳膊,手拉着手,趟着泥水返回,将摔倒的劳务工扶起,向安全地带走去。当撤离到距掌子面300米的二级泵站时,洞中的挖掘机、装载机、变压器等设备已全部被淹没。电线短路,洞内一片漆黑,水声轰鸣,令人毛骨悚然。掌子面的四台潜水泵也停止了工作,涌水无法排出,整个洞面临着被淹没的危险。
    “我们决不能让水淹过二级泵站!”曹云堂冷静地说。他负责过多座隧道的施工,非常清楚现场指挥者必须在关键时刻保持冷静、沉着,尽快稳定队伍的情绪,想出应对的办法。他把大家集合起来,分析布置抢救方案,将施工人员分成三个组,第一组负责切断进洞的高压电线,杜绝水中带电;第二组负责将泵站的电动机抬高10厘米,为安装新泵争取30分钟的时间;第三组负责立即从洞外拖进3台370千瓦的离心泵,在30分钟内安装完毕,确保在水漫入泵站前投入使用。
    面对险情,几名劳务工胆怯地打起了退堂鼓。这时,司机魏乐林、潭彦纯大声说:“不要怕!跟我们来,我们在前面,你们在后面,危险我们顶着!”话音刚落,他们就跳进齐腰深的水中。技术人员赶来了,财务人员赶来了,炊事员也赶来了,项目部所有人都赶来了。全体参战人员与水魔展开了威武悲壮的决斗。
    项目副经理、共产党员赵邦成的手被划伤了,鲜血夹杂着泥水,可他全然不顾疼痛,没有离开抢险现场半步。保障部副部长时洪和在安装配电箱时,梯子突然滑倒,整个人摔落到水中,泥水呛得他不停地咳嗽。他吐出泥水,用衣袖擦了把脸,又接着干。经过大家的努力,在水位涨到距电机3厘米的关键时刻,在大的险情即将到来之际,新安装的水泵电机飞转、泥水喷出,上涨的水位终于得到了控制,全体抢险的干部职工泪水涟涟。
    在隧道连续遇到大涌水的时刻,集团公司副总经理郑群棣和三公司党委书记张超民等连夜奔赴现场,与施工技术人员一起研究制订了退水方案。
    退水,首先要保持抽排水和出水平衡以及加大排水量,增设排水管道必须要在水中作业,而每次管道接口只能向前推进10米左右,300多米就要30多次的拆装,每次拆装都要与涌水争分夺秒,稍有不慎,就会前功尽弃,退回到下一管道接口重新开始。三组人员轮流倒班作业,每一班人员都要在水中工作8个小时。水温太低,泥水浸泡,作业人员个个皮肤发紫、浑身僵硬,连说话都连不成句子。炊事班班长陈宏亮为了让大家吃好,变着花样每天给大家做四顿饭,把热腾腾的饭菜送到隧道里。抢险从12月19日开始,到12月25日结束,大家连续奋战了整整7天7夜,没有一声怨言。
    宜万铁路建设总指挥部领导由衷地感叹说,中铁二十一局的队伍真不愧为胡锦涛总书记评价的“是一支很有战斗力的队伍”!

    多项措施保安全
   
    溶洞、暗河、突水、突泥、瓦斯和F2、F3两条断裂带等不良的地质条件,不仅为隧道施工带来了可能引发的高风险,而且对施工安全工作特别是保证施工人员的生命安全提出了新考验。
    在施工中,中铁二十一局的施工人员认真执行隧道施工防范风险的各项制度、办法和规定。开工伊始,指挥部领导班子明确由1名副指挥长专门负责安全工作,对参建职工进行了全面的安全教育,增强安全防范意识,加强施工中的全员预防和规避;制订了详细的突发情况应急预案,备足了应急救援所需的物资,备齐了救生圈、救生衣、安全绳等紧急情况下供大家逃生的用品,并提前组织了6次演练。
    针对特殊的不良地质,他们采用先进的探测仪器和多种探测手段,在隧道内设立了自动声光报警装置,对施工全过程进行地质超前预报;使用铁路、地方、发电机三套施工电源,确保隧道内施工的应急用电;加强超前支护并在掌子面留置核心土,有效避免坍塌和掌子面失稳;加强围岩量测工作,适时调整支护参数,保证施工安全;坚持每天对进入隧道施工的所有人员进行登记和动态监控;在隧道内安装了8条大直径排水管道、20台大功率抽水设备;采用先进的帷幕注浆施工工艺攻克技术难题;在掌子面施工处于F1断层下盘施工时,在原来探测的基础上再次使用TSP203探测,二次验证前次探测结果,结合红外探水、超前水平钻探、地质雷达的探测结果联合使用,做到对前方的地质状况心中有数,提前采取防范措施等等;落实制度保安全、先进仪器设备保安全、先进施工工艺保安全等综合措施,搏战16次涌水,完成21个循环的帷幕注浆工艺,克服了反坡排水等一系列困难,攻克了多项施工技术难题,成功穿越了F2、F3两条断裂带和F1断层,有效化解了溶洞、暗河、突水、突泥、瓦斯等不良地质可能引发的高风险,实现了别岩槽隧道的安全胜利贯通。
    面对地质条件如此复杂的一级风险隧道,施工经历了多次紧急抢险救援,战胜了多次险情,次次化险为夷、人人平安。中铁二十一局自组织别岩槽隧道工程施工以来,未发生人员伤亡,不能不说是一个奇迹!
    铁道部建设管理司、武汉铁路局、宜万铁路建设总指挥部发来贺电称赞他们“为全线隧道的安全施工起到了典范作用”。
    铁军面前无险阻,再立新功志更坚。这支钢铁团队在胡锦涛总书记给中铁二十一局五位青年技术人员回信精神的巨大鼓舞下,倍加珍惜党的十七大确定的发展目标任务给我国铁路建设带来的重要机遇。干部职工纷纷表示要认真学习贯彻党的十七大精神,认清自己肩负的使命和责任,自觉加强学习,矢志艰苦奋斗,勇攀科技高峰,为实现我国铁路发展的战略目标贡献更多智慧和力量。
    □本报通讯员刘晓娟刘文阁尹登明

 
 
 
  来源:《人民铁道》报2007-12-13第7版     作者:刘晓娟  刘文阁  尹登…  

 

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