发布时间:2024-08-17 18:19:05 来源: sp20240817
图①:工人在生产车间内整理钢筋网。 新华社记者 王冠森摄 图②:掌子面施工人员在进行焊接作业。 新华社记者 王冠森摄 图③:“彩云1号”投用现场。 中铁高新工业股份有限公司供图
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截至今年4月,大瑞铁路高黎贡山隧道挖掘进度过半。这条隧道创造了我国铁路最长隧道、最长斜井、最深竖井等9项纪录,项目启动至今,已经过了9年时光。近日,记者走近负责高黎贡山隧道建设的工程师团队,了解他们在这里的坚守和创新。
大瑞(云南大理至瑞丽)铁路高黎贡山隧道地形条件复杂、地底情况特殊,具有“三高四活跃”(高地热、高地应力、高地震烈度,活跃的新构造运动、活跃的地热水环境、活跃的外动力地质条件、活跃的岸坡浅表改造过程)的地质特征,被称为“地质博物馆”。
在隧道施工现场,“越是艰险越向前”的标语格外醒目。硬岩掘进机发出“轰隆隆——”的声响,工作人员热火朝天地开展施工作业。从2015年底高黎贡山隧道工程启动,这里的轰鸣声已持续了9年。一批批工程师坚守地底作业,日日夜夜为推进隧道建设不懈努力……
隧道正洞电器工程师曾勇——
保障“彩云1号”稳定掘进
高压、富水、破碎,一段特殊隧段,经过特殊处理,等待“彩云1号”向前掘进……
“彩云1号”是我国自主设计制造的敞开式硬岩掘进机(TBM),是开挖隧道的利器。70后电器工程师曾勇,则负责“彩云1号”的日常电器、机械系统的维护。
“彩云1号”设计建造之初并非没有质疑声:“国外TBM技术成熟,直接引进不就可以了?”现实情况是,由于高黎贡山隧道地质条件复杂,国外引进的TBM在高黎贡山隧道频繁卡机。
不过,即使是有针对性地进行了改良设计的“彩云1号”,在刚参与到高黎贡山隧道项目建设时,也出现过频繁卡机的情况。2016年进入项目的曾勇,就负责对卡机现象的调查和优化工作。在曾勇的反复钻研下,制定了“彩云1号”护盾延伸方案,卡机情况显著减少,大大提升了掘进效率。
“我们的工作,可不仅仅是提高了工作效率,还守护了更多施工人员的安全。”曾勇说,在“三高四活跃”的高黎贡山隧道,随时可能出现突泥涌水,如果采取人工爆破掘进,一线人员数量较多,风险较高。采用“彩云1号”掘进,操作人员更少,且能够有效顶住一般的突泥垮塌,“机器代人”更加安全。
在“彩云1号”后续掘进过程中,曾勇还曾遇到过一个棘手的问题——进口变频器频繁出现故障。更糟糕的是,这款变频器已停产,通过常规渠道难以直接替换或者找到配件。
最初,曾勇和团队成员尝试用其他机器上拆下来的变频器作为备用配件,但这样不仅成本高企,也存在使用寿命不足的问题。“有没有可能找到性能差不多的国产变频器?”曾勇网上搜、线下找,终于锁定了一个国内变频器品牌。在全面分析了该品牌变频器的性能、结构尺寸和经济性后,曾勇积极与厂家沟通,推动了国产变频器替换工作。最终,“彩云1号”用上了国产变频器,作业更稳定。
斜井工区助理工程师王欣——
增加作业面,实现“长隧短打”
如果说曾勇的工作是在隧道正洞作业面向前掘进,那么斜井工区80后助理工程师王欣的职责,便是“另辟蹊径”支援隧道施工。“隧道太长,不能只从一头施工,靠近隧道另一侧开挖斜井可以增加更多作业面,实现‘长隧短打’。”王欣解释,为缩短工期,除了正洞挖掘外,高黎贡山隧道采用了“贯通平导+1座斜井+2座竖井”的施工方案。
高黎贡山隧道最大埋深达1155米,开挖的斜井长达3870米,难度可想而知。“因为地质情况复杂,经常开挖三米,垮塌一两米,有些隧段停工处理垮塌的时间,比挖掘的时间还长!”王欣说,越往地下延伸,应力越大,垮塌、变形风险也越大。
“面对困难,只能科学地干!”王欣说,在挖隧道的同时,还要一直对斜井井身进行加固处理。
怎么加固?打一层混凝土不行,就打两层,两层不行就打三层;钢架用粗的,支撑力不够,就选更粗的,实在不行还能加密……王欣介绍,如今,最厚的支护已做到了近90厘米。即便如此,有些高应力隧段仍会被压变形,还需要实时动态监测,一旦达到临界值,就要重新处理。
“用什么混凝土,也有讲究。”王欣介绍,高黎贡山隧道内部应力较高,普通混凝土喷射存在抗压强度不足和回弹量过高的问题,直接影响了结构稳定性。经过深入的资料搜集和实验对比分析,王欣决定用硅灰代替粉煤灰。“硅灰喷射混凝土坍损小,性能稳定,抗压强度比普通喷射混凝土高30%—40%。”随着混凝土强度提升,支护返工频次减少,施工效率得以提升。
在高黎贡山隧道施工,除了面对复杂的地质条件,也要忍耐高温的施工环境。“在地下作业,39摄氏度的岩温夹杂高温涌水,使得掌子面气温达到42摄氏度,湿度最高达99%。”王欣与项目部技术人员共同设计降温施工方案,使用制冰机和大功率制冷设备,尽可能改善施工环境。“隧道另一端的工友们也在奋力向前挖掘,大伙对‘不见不散’的约定充满信心。”王欣语气坚定。
竖井工程部工程师邵林江——
穿过多个高压含水层,创新注浆封堵
“长隧短打”,除了两侧同步施工,在隧道中段,两套竖井设备也向着地底深处延伸至正洞,从而进一步增加作业面,提高隧道建设速度。
“2号竖井井深640.2米,比总高600米的广州塔还多40米。”清晨6时许,天边刚泛起鱼肚白,高黎贡山隧道2号竖井工程部90后工程师邵林江已乘坐着罐笼电梯,以3.2米/秒的速度向地下行进。随着项目推进,从施工组织到技术突破,再到严密的安全保障措施,邵林江心中细致地盘算着每一个细节。“慢点、慢点,注意安全!”刚进入隧道,邵林江目光便紧盯着掌子面作业人员的施工动作。
这口竖井来之不易。自2016年开打,到2020年5月2日竖井才掘砌到底,正式服务隧道正洞作业。邵林江介绍,竖井掘砌640多米,需要穿过多个高压含水层。为了避免地下水大量喷涌,需要提前注浆封堵。然而,这场与水的较量却一波三折。
通常,涌水量增加说明岩石间裂隙增大,堵水浆液更容易通过裂隙进入岩层对地下水进行封堵。但在高黎贡山隧道,却存在不同的情形。邵林江回忆:“涌水量太大了,我们刚注入的浆液还没来得及发挥作用,就被地下水冲刷走了。”
为此,邵林江根据水压、裂隙发育程度的变化不断优化超前注浆方案。注浆材料一换再换。从最初用的普通水泥,到超细水泥,再到脲醛树脂浆,最终经过反复比对和严格的评估与试验,选定了无醛树脂浆液作为注浆材料,不仅解决了之前的难题,也确保了施工的安全与效果。
进入隧道,爆破声从掌子面传出,挖掘机、运输车、施工人员有序地把散落在地面的土石运走,每天约700立方米的洞渣从竖井中一桶桶往外运输……邵林江介绍,目前,2号竖井主井负责出渣、排风等工作,副井负责人员、物料运输以及进新风、排水等任务。如何最大程度提升运输效率,为正线施工提供有力保障?邵林江的回答是:“想在前面,做在前面。”
在高黎贡山隧道8年的工作经历,让这名来自云南省曲靖市的小伙在一次次攻坚克难中迅速成长。“我现在最大的梦想,就是早日看到隧道的贯通,带上家人好好走一趟,告诉他们:‘你们看,这就是我参与修建的隧道!’”
大瑞铁路高黎贡山隧道项目部书记程湘波说:“我们的努力坚守,能在未来为乘客的便利出行作出贡献,大家觉得特别值!”
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高黎贡山隧道为何难建?
大瑞铁路高黎贡山隧道由云桂铁路云南公司负责建设管理、中铁隧道局承建,位于喜马拉雅地震带,施工要穿越17个地层、19条断裂带,隧道的建设难度非常大。作业期间会面临高温热害、断层破碎、突水突泥、岩爆、有害气体、高地应力软岩大变形等技术难题,对隧道修建技术工艺、安全防护、工装设备及材料使用提出了更高要求。
高黎贡山隧道的建设者们不畏险阻、善于创新,努力克服复杂地质条件限制,攻克了隧道施工的一系列难题:在隧道正洞作业面,采用我国自主研发的敞开式硬岩掘进机“彩云1号”,推动了硬岩掘进机装备技术创新,有效提升掘进效率;通过开挖斜井增加作业面,实现“长隧短打”,创新了不良地质围岩隧道加固方法并获得专利;掘砌深达640多米的竖井,采用通风降尘技术改善隧道施工环境,服务隧道正洞作业……一项项基于克服隧道不良地质条件的技术创新成果,化作先进的工艺工法,为重难点隧道建设提供了经验。
《 人民日报 》( 2024年04月27日 05 版)
(责编:岳弘彬、牛镛)