勇卷“水簾” 隧貫黔山
這是一條穿越高壓富水段的隧道,地處武陵山山脈向大婁山山脈過渡的斜坡地帶,水文地質條件極其復雜。
這是一條修了近6年的隧道,相比一般公路隧道,建設者付出了兩倍時間,更付出了數倍心血。
這是由貴州路橋集團有限公司(簡稱貴州路橋集團)承建的德江隧道,全長5.5公里,是貴州省內已建成的最長公路隧道。它是德江至務川高速公路(簡稱德務高速公路)的控制性工程,也是全線最難啃的“硬骨頭”。
近日,隨著德務高速公路全線通車,德江隧道正式開通運營,進一步縮短了德江至務川、重慶及武陵山片區城市的空間距離,為沿線經濟社會發展注入新活力。
青山座座皆巍峨,壯心上下勇求索。自2016年8月德江隧道正式動工以來,貴州路橋集團的建設者克服了復雜、惡劣的水文地質條件,戰勝了突泥、涌水、坍塌等一系列挑戰,用智慧與汗水為黔東北地區打通了天塹。
以堵為主 智斗涌水
汽車駛進德江隧道,洞內明亮干凈,行車平穩舒適。難以想象,這里曾經涌水嚴重,如水簾洞般。
時光回溯到2017年12月22日,當時,德江隧道全線施工已順利過半,正當建設者高歌猛進之時,隧道左洞出口端超前鉆探鉆孔突發涌水?!澳鞘撬淼赖谝淮伟l生高壓涌水事件,涌水噴出了10多米遠,操縱鑿巖臺車鉆孔的駕駛員全身都是泥漿,我們立即進行了初步封堵?!钡聞崭咚俟?標項目經理部(簡稱項目部)總工程師靳俊奇說。
事實上,早在前期勘察設計階段,貴州路橋集團及項目部人員就了解了德江隧道的建設難題。隧道有1050米穿越石朝向斜匯水區域,地表水及地下水匯聚明顯,匯水面積達29.6平方公里?!坝捎谙蛐睒嬙靸λ饔煤偷撞磕鄮r對地下水的阻隔作用,隧道上方形成了規模巨大的鬧水巖地下暗河系統,水頭高達210米?!苯∑鎸⑹种械牟牧暇沓砂济姹葎澋?。
險情并未結束。2018年1月21日,左洞涌水突然增大,由于隧道為下坡施工,涌水不能自由排至洞外,水面一度上漲至二襯施工位置;2018年3月3日,右洞YK10+401掌子面在超前鉆孔時突發高壓涌水,短短30分鐘由掌子面淹沒至仰拱附近……據介紹,德江隧道開挖過程中最大涌水量達每小時14920立方米,相當于7個標準游泳池;最高涌水壓強達2.1兆帕,相當于210噸的重物壓在1平方米的地面上。
“常規的隧道涌水處置是‘以排為主’,但德江隧道的涌水點到出口約有50米高差,排水距離約有2公里?!苯∑姹硎?,如果采用排水方案不僅實施起來十分困難,還會使附近地下水位下降、地表水量大大減少,村民的生活用水、灌溉用水都將受到很大影響,同時也會使山上植被缺水,可能造成荒漠化?!?/p>
越是艱險越向前,越是艱難越擔當。為攻克涌水難題,貴州路橋集團圍繞德江隧道建設的排水堵水、風險規避、施工工藝、品質提升等,多次邀請專家把脈問診。從協調德務高速各參建單位召開德江隧道施工安全質量交流會到開展水文地質研討會,再到組織各參建單位實地考察施工現場……最終,貴州路橋集團確定了“以堵為主、堵截結合、抽排為輔”的工作思路,并按照會議討論方案,開展緊張而有序的“超前探孔—高壓注漿—探孔檢測—開挖支護”循環施工,德江隧道涌水處置工作取得突破性進展。
動態管理 力排險情
如果說確立“以堵為主、堵截結合、抽排為輔”的工作思路是處置涌水的“前奏”,那么探索并運用“全斷面帷幕注漿方案”“超前鉆孔高壓注漿法”“水位抬升注漿加固法”等工藝工法則是項目部治水的“重頭戲”。
“在施工過程中,我們掌握了每一個時段、每一道工序中遇到的困難,通過不斷總結與商討,形成更有利于施工的手段,再落實到實際建設中?!辟F州路橋集團第一分公司黨總支書記、總經理方永橋表示,面對重重挑戰,在貴州路橋集團的帶領下,項目部積極進行動態調整與動態跟進,為施工組織提供了有力保障。
結合施工現場實際,項目部對全斷面帷幕注漿工藝進行優化,局部段落改進為長距離超前鉆孔高壓注漿施工工法?!搬槍Ω凰问┕r,我們有意識地將鉆孔布置成注漿孔的樣子,超前鉆孔完成后,再利用鉆孔進行注漿?!苯∑娓嬖V記者,這一工法集超前鉆孔、高壓注漿、圍巖固結為一體,相比于常規帷幕注漿,通過調整鉆孔布置方式、提高注漿壓力,節省了鉆孔數量,增加了超前鉆孔及注漿封堵的距離,在提升施工效率的同時保證了施工質量。
在德江隧道左洞貫通段ZK9+935-ZK9+951段,存在大型裂隙、溶腔、大量滲涌水。對此,項目創新采取水位抬升注漿加固技術,在二襯施工前,在該段預先埋設高位引水管,再關閉預留泄水管,使初支上方空腔被水填充至高位引水管進口,由高位引水管引出,利用原有泄水管逐層回灌水泥漿,以此抬升水位,使初支上方形成5米至6米高的水泥石保護層,大大增加了該段隧道的穩定性。
此外,針對泥質充填較多的較大裂隙、溶腔,直接注漿難以達到預期效果,項目部創新采用高壓風水置換技術,在注漿前先鉆孔至泥沙充填處,以2至4個孔為一組,通過高壓風水沖擊到泥砂層處的攪拌作用,帶動泥沙從排水孔沖出,等到出水變清后再進行漿液回灌。
“實際上,高壓風水置換技術以前主要應用于水電工程領域,在公路領域很少使用。我們在參觀水電站施工時,發現工作人員用這一方法加固壩底,就想到也可以應用于我們對泥質充填較多的較大裂隙、溶腔進行注漿固結加強?!苯∑嬲f。
創新巧思在德江隧道的建設中還有很多:為解決大涌點水壓高、流速快及封堵注漿難等問題,通過鉆孔將膜袋送至指定位置,再向袋內注漿,提高了水泥結石的強度,縮短固結時間;針對成型隧道外充水裂隙、溶腔,創新采取高位引水管、低位引水管、引水縱向管道、引水管檢查閥、檢查孔等措施;為確保鉆孔人員安全,研制高壓鉆進保護罩對從管中涌出的水、泥沙及注漿漏漿進行導向,降低了高壓涌水噴射傷害風險……通過不斷研發新工藝、新技術,德江隧道的施工質量和安全得以保證,建設期間未發生一起安全責任事故。
千淘萬漉雖辛苦,吹盡黃沙始到金。險象環生的涌水處置,見證了建設者的技術實力,也為隧道建設積累了珍貴的施工經驗。以德江隧道為依托開展的“巖溶區向斜段公路隧道高壓涌水堵水關鍵技術研究”已獲貴州省交通運輸廳科研項目立項,目前依托德江隧道高壓涌水處置技術已形成了公路工法1項、企業級工法4項、論文15篇、專利10項。
隧道已貫通,但貴州路橋建設者的腳步沒有停歇。未來,貴州路橋集團將繼續發揚“逢山開路、遇水架橋”的奮斗精神,努力將交通強國藍圖變為燦爛現實,為交通強國西部示范省建設貢獻磅礴力量。
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