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成都平原以西,龍門山脈連綿起伏、巍然屹立,經過數億年的演變,成為地球地質演化過程的活檔案。
連接成都、甘肅的成蘭鐵路穿過龍門山中部,從成都平原向青藏高原攀爬,建設難度之大、安全風險之高、環保控制之嚴,世所罕見。其長達20公里的躍龍門隧道穿越龍門山斷裂帶,從2013年建設以來,相繼遇到了高瓦斯、高巖溫、高地應力、硫化氫、巖溶富水、軟巖大變形等“攔路虎”,被視作全線“超難隧道”。
經過近9年的奮戰,11月28日,躍龍門隧道左線實現貫通。“超難隧道”如何成功“躍龍門”?
不瞎干,用科研和創新破難
“超難隧道”難在哪?中鐵二院成蘭鐵路項目經理周躍峰介紹,成蘭鐵路工程地質條件的復雜程度在世界鐵路建設歷史上極為罕見,而躍龍門隧道地處汶川地震災害核心區,地形陡峻,嶺谷高差懸殊大,地質災害頻發,“是成蘭鐵路難上之難”。
這一條隧道,就有幾個全國第一:輔助坑道規模全國第一,早古生界非煤有害氣體逸出段落長度全國第一,五億年前寒武系高地應力軟巖在變形段落的長度全國第一,單隧穿越地質地層時空長度全國第一。
面對清晰可見的困難,建設者們科學應對。
中鐵十九局成蘭鐵路項目副總工程師劉國強的辦公室門口,掛著“劉國強勞模和工匠人才創新工作室”等4個牌子。“這個創新工作室專門開展施工重難點的技術創新,目的只有一個:早日打通躍龍門隧道。”劉國強說,工作室17人均是生產骨干及技術人員,囊括隧道建設各工種。
工作室帶頭人除了劉國強,還有他的師父、中鐵十九局首席隧道專家王俊濤。倆人從2013年躍龍門隧道開建之時就來到現場,面對沒有借鑒可借鑒的一個個難題,和中鐵二院、北京交通大學、西南交通大學、山東大學等科研單位和院校合作,開展課題研究。
2016年,隧道將下穿高川河,由于多年山洪泥石流,河底堆積物太多,常規辦法難以判斷河床的真正位置。“建設急,但也不能瞎干。”劉國強和山東大學合作,開展超前地質預報探測的研究,準確探明前方富水體的精確位置、富水量的大小、破碎帶的規模等,確定了施工方法、加固措施和治水措施,安全、成功穿過高川河。該課題“深長隧道重大突涌水災害預測預警與風險控制關鍵技術”于2017年獲得山東省科學進步一等獎。
不畏難,改變思路、解決綜合性難題
躍龍門隧道里,多條施工通道交錯,全隧有130多個“十字”和“丁字”交叉路口,為指引安全,洞內特意設置了交通燈。建設高峰期的時候,多輛車輛進出,僅3號斜井每天進出車就達560車次,為此,建設者特意研發了“長大隧道施工交通調度安全管控系統”,進行綜合調度。
這樣的綜合施策,是躍龍門隧道建設的一大特點。成蘭鐵路有限責任公司成蘭指揮部指揮長肖霞林介紹,躍龍門隧道的10余種不良地質,單個攻破都有一定難度,它們聚集在一個洞內,帶來的難度系數成幾何倍數的增長。
2017年底,躍龍門隧道遇到了前所未有的嚴峻挑戰:高瓦斯、硫化氫等有毒有害氣體和軟巖大變形同時出現,整整10個月的時間,隧道沒有一尺進度。“建設陷入了一個死循環。”劉國強說,應對軟巖大變形,需要爆破后、在巖壁上快速打錨注漿,但一打洞,有毒有害氣體就溢出,且濃度極高,現場監測儀器一直報警,完全無法施工。
思路決定出路。項目部鎖定“通風”這個癥結,成立隧道通風施工技術研究中心,專研如何有效提高通風量。在嘗試了鐵路建設的方法后,又向行業外“借智”,經過無數次嘗試,獨創“特長型高瓦斯隧道階段型動態施工通風技術”,建立起“主+局部”的9級通風系統,徹底解決了特長型、復雜型隧道施工通風安全及高瓦斯管控的難題。
“在躍龍門隧道,通風已經從輔助施工手段,變為了主要施工舉措。”劉國強說,建立通風網絡系統后,技術人員每天根據生產計劃、地質情況、安全風險等確定通風方案,再根據通風的條件來進行施工組織。
躍龍門隧道的有毒有害氣體為非煤層溢出,沒法提前監控,或采取舉措控制其變量。中鐵五局發明了“土辦法”:用堿性的石灰,來中和酸性的硫化氫。瓦斯監測班組負責人朱培江說,隨著掌子面的推進,洞內建立起了噴淋系統,噴撒石灰水來稀釋空氣中的硫化氫濃度。
不退縮,“不躍龍門誓不還”
2019年,躍龍門隧道建設已度過最艱難的時候,中鐵十九局成蘭項目指揮部卻喊出了“不躍龍門誓不還”的口號。這是怎么回事呢?
“建設的辦法找到了,需要落實到生產上,但是,有一部分人卻失去了信心。”指揮長王海亮回憶。2017年底,王海亮剛剛接棒指揮長,躍龍門隧道建設就進入“瓶頸”,整整10個月沒有一尺進度。期間,他帶著項目部的技術人員、業務骨干,反復求教、反復試驗,直至找到有效的解決辦法。正是需要一鼓作氣接著干的時候,項目部一些人卻打起了“退堂鼓”。
2012年躍龍門隧道建設籌備之際,王海亮就來到現場,2017年底接棒,成指揮長至今。“來之前我就想,5年不行就7年嘛,沒想到,足足干了9年。”他說,躍龍門隧道難建,早有心理準備,但沒想到這么難建。
大家的心情能夠理解,但是,建設到了這一步,不進則退!王海亮召集班組長以上骨干開“反思會”,鼓勵大家以“破釜沉舟”的心態繼續推進建設,并喊出了“不躍龍門誓不還”。之后,這句口號在建設中被反復提及,大家越來越有干勁。
這種不退縮的干勁,直接影響著建設的進度。項目部測量隊隊長趙小劍,是一名“90后”,身板又小又瘦,但是工作起來卻極其拼命。測量是在隧道中“定準”,為掘進找準方向,每次爆破后,他都第一個沖上去,迎著煙塵、頂著滲水,定下點:“打這兒!”
長達20公里的躍龍門隧道,貫通后,其接口的橫向誤差值28毫米、高程18毫米,分別是規范要求誤差值的7%和1/3,精度極高。
在隧道左線貫通儀式上,中國工程院院士李術才、北京交通大學博士生導師吳旭發來視頻,祝賀建設者們“喜躍龍門”。他們動情地說:“感謝你們不畏艱難、艱苦奮戰,成功打通躍龍門隧道,為中國乃至世界高原山區鐵路建設提供了寶貴經驗。”
躍龍門隧道3號斜井的入口,放置著一塊大石頭,待明年雙線貫通后,一首已經寫好的“躍龍門賦”將刻印其上,記錄這段攻堅克難的建設歷程。
朱培江則有個愿望:等成蘭鐵路通車后,要帶上在貴州的家人,“走我修過的鐵路,坐火車去九寨溝,看川西高原美景!”
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