夏日的陜北宜川氣候清爽宜人,湛藍的天空漂浮著朵朵白云,山川溝壑間已是一片蔥綠,樹木、花草綻放著勃勃生機,把往日荒涼的黃土高原點綴得十分秀麗。從西延高速駛入延壺公路,一過南泥灣,在建蒙華鐵路宏偉的橋梁就映入眼簾。在中鐵二十一局承建的蒙華鐵路MHTJ-8標段,黃色的運梁車和紅色的架橋機正緊張作業,將一片片巨型箱梁穩穩地架到橋墩上,步步逼近正施工中的小南塬隧道。由于地質條件極度復雜,小南塬隧道施工頻頻受阻,建設者們正在日夜不停地突擊,為蒙華鐵路8標架梁作業開啟關鍵通道。
小南塬隧道出口洞門。
沿著崎嶇山路前行,來到蒙華鐵路8標二工區駐地,“弘揚延安精神,務實高效奏響蒙華鐵路建設最強音”的標語整齊排列在窯洞上方,員工們在二工區經理吳小峰的帶領下,展現出了決戰決勝蒙華鐵路的堅強意志和決心。正所謂滄海橫流方顯英雄本色,攻堅小南塬隧道就是考驗建設者勇氣與智慧的試金石。
在泥與水中打響隧道攻堅戰
蒙華鐵路全長1837公里,從北到南跨越七個省區,共有228座隧道,可謂不折不扣的“隧道博物館”。在這兩百多座隧道中,中鐵二十一局集團蒙華鐵路8標二工區承建的小南塬隧道,則是其中尤為艱難的一條,讓享有“穿山勁旅”美譽的中鐵二十一局建設者吃盡了苦頭。
“我們是在軟泥里打隧道!”蒙華8標二工區總工程師黃矩銀一句話,道出了小南塬隧道施工面臨種種危機與艱辛。
位于半山腰的小南塬1#斜井。
據設計資料顯示,全長7067.2米的小南塬隧道地處陜北黃土高原東南部,隧道最大埋深218米,最淺處僅為14.5米,整體為黃土殘垣地貌,上部覆蓋厚層黃土,地表溝壑縱橫,地質主要為沖擊砂質新黃土,沖洪積砂質老黃土,黏質老黃土及砂類土;下部為水平層狀砂巖、泥巖等。
2015年10月10日,小南塬隧道破土動工,二工區經理吳小峰、總工黃矩銀并沒有因為該隧道不是管段內最長的隧道而掉以輕心,而是給予了和8標段最長的隧道——君子隧道同等的關注。按照8標項目部任務劃分,除進口端1580米由一工區承建外,其余5487.2米由二工區承建。二工區組建一隊承建長達720米的1#斜井,以及正洞掘進3490米,其中往小里程方向1800米,大里程方向1690米的掘進任務;二隊則承擔出口端1997.2米的掘進任務。按照業主提升機械化施工水平的要求,二工區投入巨資為每個掌子面購進24米仰拱棧橋、濕噴機械手、自行式水溝電纜槽模板等大型工裝設備;同時配備了TPS超前地質預報、紅外探測儀、監控量測數據實時傳輸、視頻監控系統等信息化設備,向小南塬隧道發起攻堅戰。
開工伊始,建設者們就遭遇了一個難題。由于小南塬隧道1#斜井位于兩山夾一溝的半山腰上,只能從山體上劈出一條路,拓寬場地開洞門。據經理吳小峰介紹,二工區原計劃將通往小南塬1#斜井的便道選在從義家塬村進入,但因為要走6公里的盤山路,而且修建便道工程量大成本高,有很多彎道死角,大型貨車轉彎困難,而且冬天一下雪很長時間都不融化。為了選擇一條便捷的線路,他們從義家塬村村支書處了解到,覺德村有一條小路距小南塬1#斜井較近。他們果斷調整方案,調來挖機、裝載機把羊腸小道加寬拓展為施工便道。此外,二工區還在陡坡上劈出了一塊長120米、寬30米的臺階式場地,滿足了材料堆放和職工、民工生活住宿需求。
在陡峭的山壁上,小南塬隧道1#斜井成功進洞。隨著工程的不斷推進,到2016年5月10日,1號斜井成功打到正洞里程,經過11天挑頂施工,轉入左右兩邊正洞掘進。但是,隨著正洞往大小里程方向不斷掘進,隧道進入了黃土層,圍巖變成了極為軟弱的五級乃至六級圍巖,加上山頂有一條溝渠,一年四季蓄水,由此帶來的隧道滲水十分嚴重。針對這一困境,二工區及時采取超前探孔、紅外線探水提前預防,加強監控量測,及時支護、封閉成環。同時掌子面加強鎖角防護,在圍巖較差時,增加系統錨桿、小導管注漿等工序,保證了隧道施工穩步推進。
小南塬隧道出口滲水及三臺階開挖施工。
小南塬隧道出口施工同樣危機重重,從掛口進洞開始就全部為黃土層,按設計掘進到750米處就會出現土石分界,直到掘進1200米,也沒出現過巖石。2016年12月,小南塬隧道出口掘進出現險情,黃土隧道大仰拱出現大面積滲水,由于隧道為反坡,排水距離又遠,為隧道掘進帶來了致命的威脅。
“剛開始滲水每天要拉兩車,到兩個月后每天涌水量達到上百立方以上!”據隊長韓濤介紹,為確保施工安全,二隊在排水時從小仰拱抽到24米棧橋大仰拱,再從大仰拱抽到矮邊墻邊溝,然后抽到增壓水池,再順著管道排出去,采取了足足四級接力排水,才成功地控制了隧道內部水量。通過努力,他們將月掘進保持在每月90米左右。
依托蒙華理念發揚工匠精神
面對隧道施工的各種艱難險阻,“蒙華理念”成為了建設者最堅強的后盾。蒙華公司董事長張梅提出的回歸新奧法施工,強調初期支護及時跟進,快速封閉成環,為隧道安全施工奠定了堅實基礎,也是蒙華鐵路隧道施工安全有序推進的最根本原因。
雖然小南塬隧道地質與設計不符,在施工中遇到重重困難。但按照蒙華公司回歸新奧法施工的思路,在確保安全質的前提下仍然穩步推進。依據蒙華公司隧道施工相關原則理念,中鐵二十一局集團蒙華8標二工區在小南塬隧道施工中,根據黃土地質圍巖,采用微三臺階、微臺階法施工,對石質圍巖采用水壓光面爆破施工技術,并牢固樹立了“三超前、四到位、一加強”的思路。即超前支護、超前地質預報、超前加固,以及工法到位、支護措施到位、快速封閉到位、二襯跟進到位、加強監控量測。
24米仰拱棧橋加快施工進度。
在隧道施工中,蒙華公司還大力推行了濕噴機械手這一新設備。在小南塬隧道斜井施工中,剛開始的時候工人對濕噴機械手操作不熟練,二工區主管生產的副經理王紅恩就手把手地為工人示范,讓工人熟練操作設備。
“剛開始回彈率達到百分之四、五十,多的時候甚至達到百分之八十,造成極大浪費。我們多方查找原因,采取對速凝劑加溫,拌合站也對噴錨料干濕度進行調整,盡量減少超挖,使回彈率降到20%,既提高了施工質量,又降低了施工成本。”王紅恩說。
在中鐵二十一局蒙華8標,蒙華公司的各項理念已經深入人心。尤其是蒙華公司董事長張梅提出“用合理的價格,購買合格的產品”,切實解決了長期以來鐵路建設變更周期長延誤工期,變更索賠難的痼疾,讓鐵路建設走出了低價中標、施工企業虧損嚴重,質量不可控的怪圈。
“蒙華公司提出的‘依法合規,遵守合同,實事求是,誠信協商,實現共贏’的建設理念,開創性提出了更加符合工程行業客觀規律的班組長質量責任制、技術質量分級管理等各種管理措施,大力推廣先進的工藝、使用先進的工裝,為我們建設好蒙華鐵路奠定了堅實基礎。”中鐵二十一局副總經理、總工程師兼蒙華鐵路8標項目部經理馮建軍說。
為落實蒙華公司技術質量分級管理理念,蒙華8標二工區一方面深化標準化管理,另一方面強力推進現場過程控制,不斷提升現場質量安全控制水平,取得了卓越成效。蒙華8標項目部總工李福成感慨地說:“如果蒙華管理理念在全國鐵路建設中全面推廣,必將使中國鐵路建設質量躍上一個新臺階,打破央企逢鐵路建設必虧的怪圈。每次召開視頻會議,張梅董事長講話時,項目部整個會議室里鴉雀無聲,大家都在聚精會神地聽,生怕漏掉了一個字,在他講話結束后,全都報以熱烈的掌聲。”
在蒙華鐵路蒙陜段,長大隧道屢見不鮮,多數圍巖是五級甚至六級,施工難度大、安全風險高是普遍現象。經過蒙華公司的探索論證,認為格柵拱架對混凝土的粘結力更強,有助于提升工程質量,尤其適合黃土隧道支護,因此將原設計的隧道型鋼拱架支護,變更為格柵拱架支護。
針對這一變化,二工區經理吳小峰迅速轉變思路,任命公司創新專家、全國五一勞動獎章獲得者馬小利為鋼構加工廠廠長。隨后,中國鐵建股份公司批準命名的“馬小利勞模創新工作室”在鋼構廠掛牌成立。經理吳小峰對創新給予大力支持,除撥出專項資金外,還積極參與技術攻關,對產品研發出謀劃策進行指導,幫助修改完善設計方案,使鋼構廠在極短時間內接連開發成功“8字筋沖壓機、8字筋組合成型機、8字筋彎曲機、注漿小導管組合鉆床”等系列機械設備,讓科技創新之星閃耀蒙華鐵路。
鋼構加工格柵拱架。
蒙華8標二工區鋼構廠共承擔1.1萬噸鋼制品加工任務,針對小南塬隧道復雜地質,工廠化流水作業生產的格柵拱架,以其高質量、高標準被業主、監理免檢,為保證復雜地質隧道工程質量起到了重要作用。鋼構廠繼成功研發“8字筋”系列加工設備后,又推出了鋼筋接頭自動焊機、隧道防水板自動鋪設裝置、隧道開挖折疊臺車、隧道施工臺車鋼軌自行裝置、隧道施工懸臂臺車、小導管組合鉆床、隧道逃生管道自行裝置10種共25臺套機械設備。這些自行研制的設備,在施工中發揮巨大的作用,彰顯了中鐵二十一局集團強勁的科技實力,參與蒙華鐵路建設乃至其他項目的兄弟單位都爭相前來蒙華8標參觀取經。據統計,鋼構廠創新研制的各種機械設備,為蒙華8標節省設備采購費用300多萬元,獲得了6項國家實用新型專利,為蒙華鐵路的建設寫下了濃墨重彩的創新篇章。
千錘百煉再克千難萬險
7月6日上午,在二工區安質部長趙飛的陪同下,記者來到了小南塬隧道1#斜井一隊駐地。據一隊隊長白權晉、技術主管薛彬介紹,斜井大里程掌子面已掘進1307米,他們原來的任務是在1690米處貫通,去年12月底,受地質圍巖變化影響將一隊任務調整為1480米。
在隧道洞口值班室登記換上雨鞋后,司機陳國志直接把車開進洞內,在距掌子面約300米處停下。隧道內十分潮濕,泥水被引入兩邊的排水溝不斷往外流,距掌子面約110米處初支但未二襯的地方,拱頂和邊墻密集的滲水瀑布般不停地往下淌,砸到地面發出“啪啪”的響聲,無論站在隧道的那個角落,衣服都會被冰涼的水澆透,隧道成了“水簾洞”。掌子面上,一名工人正在指揮裝了松土器的挖機伸展巨臂掏上半斷面的土,松土器長約1.2米,重400公斤,就象兩根鷹爪似,爪到土松操作靈活,不得不佩服設計的巧妙。拱部的黃土掏完后,松土器扒不動拱腳兩側凝固的混凝土,司機將鐵臂收回,換上重達800公斤重的破碎錘,鐵殼一般的混凝土紛紛碎裂。
土質隧道月掘進達90米。
挖機換破碎錘時,一隊隊長白權晉說:“掌子面滲水太大,水一泡土就成了軟泥,頻繁垮塌,三至五天就要封閉一次掌子面,進行注漿加固圍巖,進度緩慢,費時費力,掘進如同螞蟻啃骨頭一般。”
所謂封閉掌子面,就是對整個掌子面噴射厚30厘米以上的混凝土,兩側拱腳噴射厚度達到50至60厘米,然后往掌子面注漿,填充空腔和松散體,達到固結松散體的目的,使土體整體穩定后,再進行開挖,這是土質圍巖施工保證安全的有效措施。據二工區副經理王紅恩介紹,注漿時間最短也要24小時,注入水泥水玻璃雙液漿20噸左右,長的就需要72小時,注漿30噸以上。
自2017年6月以來,小南塬隧道1#斜井和出口掌子面相繼出現地質變差,土體含水量增加、土石界面起伏、淺埋等不良地質,隧道施工安全風險驟增,造成隧道開挖進度緩慢,施工工效降低,施工成本成倍增加等困難,影響到架梁通道按期拉通,成為了蒙陜指揮部掛號的卡脖子工程。面對復雜的地質,作為隧道專家的經理吳小峰始終沖鋒在第一線,用自己積累的隧道施工經驗與工人們不斷探索解決方案,千方百計推進施工。
隨著架橋機節節推進,小南塬隧道有阻擋架梁通道的可能。今年元月2日,蒙陜指揮部組織專家到現場召開論證會,確定帷幕注漿、水平旋噴樁兩套施工方案。但是在實踐中,效果卻不太理想。
“我們先后進行了兩次帷幕注漿,五次旋噴樁施工,再結合地表袖閥管注漿加固。帷幕注漿一次要20天,注漿300噸左右,多數漿液注進去又順著裂縫流出來,時間長成本高,每次材料費就要投入20來萬,而且沒有什么效果。”王紅恩說。
經過各種方案現場操作對比,二工區選擇了最適合小南塬地質的施工方案——在掌子面采用密排小導管加固,將原來的每兩榀一環鋼架布設加密為一榀一環鋼架,小導管深入掌子面3.5米,間距在10厘米以內,使之在拱頂形成了一圈防護鋼棚,有效防止了拱頂坍塌。同時,針對掌子面滲水嚴重的情況,二工區還專門組建了一支奇兵——“真空降水工班”,他們的任務是提前排除滲水。
小南塬隧洞仰拱施工。
“在掌子面選擇滲水明顯的點打10根左右的排水管,深度在3米以內,將各排水管用閘閥串聯連接至真空降水泵,原理就象注射器一樣,水還沒有流出來,就給它抽走了,避免土質圍巖被水浸泡。”王紅恩介紹說。據了解,此工藝非常適用,達到了預期的施工效果。
記者離開1#斜井,繞行近30公里山路來到小南塬隧道出口二隊施工現場,隧道內地面干凈整潔,一塵不染令人心曠神怡,洞內等待安裝的格柵拱架等材料堆碼整齊,裝載機、挖機等機械設備停放有序。安質部長趙飛說:“小南塬出口文明施工是蒙華8標的樣板,中鐵二十一局三公司還專門組織各工點人員前來觀摩學習。”在隧道出口段的施工中,建設者們也遭遇了重重挑戰——隧道掘進到1134米時,出現了240米的土石分界線。有土石分界既要用挖機,還要對下部石質進行爆破,對圍巖擾動很大,極易引起塌方,象這種有滲水的黃土隧道施工風險更大。
去年2月,小南塬隧道出口段開始出現滲水,雖然一天僅有約30方,但因為出口是千分三的反坡,在滲水浸泡下,掌子面百米內全是稀泥,出碴的卡車和罐車一進去就陷車,幾乎一個月沒有進度,把隊長韓濤急得團團轉。他突然想到附近有碎石廠,何不拉幾車碎石來墊路?他向經理吳小峰匯報后,立即買來6車共120方碎石換填路面,一試果然不再陷車。他們根據石子透水性好的特點,在隧道邊上挖一個一米見方的坑,水自動流進坑里,再用潛水泵接力抽出洞外。據了解,為了保證隧道正常施工,從去年3月初到現在,小南塬隧道出口段施工已用了3萬多方碎石墊路,增加施工成本300多萬元。
舍身忘我沖擊最后勝利
日復一日的艱苦奮戰,小南塬隧道的建設卻始終舉步維艱。今年5月16日,業主蒙華公司在8標項目部召開了小南塬隧道施工專題會議后,立即展開水平地質鉆孔工作,根據鉆孔取芯情況,制定了后續施工措施和節點目標。
據以往施工經驗,施工超前水平旋噴樁、帷幕注漿等工藝,理論開挖月進度為20米。根據地質鉆孔芯樣分析前方地質條件,確定施工方案和施工輔助措施,如超前鉆孔揭示前方圍巖良好,無不良因素影響,隧道可在7月31日前貫通,如前方圍巖地質情況復雜,需增加輔助措施進行施工,隧道將延遲至9月5日貫通。考慮到剩余仰拱二襯水溝電纜槽施工,要10月5日才能滿足架橋機和運梁車通行。
組團觀摩蒙華8標二工區鋼構加工廠。
為加強現場督導施工,中鐵二十一局蒙華鐵路8標項目部成立了1#斜井、出口兩個督導組。二工區也成立了小南塬隧道包保施工領導小組。
根據剩余任務和工程特點、工期要求及施工方案,二工區采取果斷措施,投入施工人員近200人,其中一隊斜井、二隊出口各100人。在原有開挖、支護、噴錨、出碴、二襯、水溝、反坡排水等工班的基礎上,每個作業面再新增真空降水工班、洞內注漿工班。新增工班分為兩個組,實行白班、夜班輪流施工制。
5月28日,蒙陜指揮部召開了小南塬隧道剩余工程專項會議,6月1日,蒙華公司副總理韓星俊檢查小南塬隧道并召開會議,根據兩次會議精神,超前密排小導管由每環2榀,加密為每環1榀。
針對小南塬隧道建設的困局,中鐵二十一局集團也高度重視,成立了五人工作組,于5月31日工進駐工地,指導小南塬隧道施工。集團公司明確工作組職責,要求督促小南塬隧道1#斜井及出口現場施工組織管理,檢查現場值班、作業班組人員、機械設備、材料供應保障情況,研究和優化施工方案,加強現場組織管理,加快施工進度,指導和幫助解決突出問題,參與現場工程例會,總結經驗,分析問題原因,提出相應解決措施,扭轉進度滯后被動局面,確保架梁通道暢通。
為確保施工安全,二工區還制定了大量的輔助施工措施。如超前水平旋噴樁、超前帷幕注漿、初支北后回填注漿、仰拱初支回填碎石、超過前真空降水或超前水平探孔排水、隧道地質超前預報、加強洞內、洞外監控量測等,為安全施工上了一把安全鎖。無論隧道施工怎樣艱難,但二工區堅守安全施工底線,沒有出現過任何安全事故。
艱難困苦,玉汝于成。在小南塬隧道的建設中,中鐵二十一局蒙華8標二工區的所有建設者都付出了前所未有的努力,無怨無悔地奉獻著自己的一切。集團公司安質處副處長王潤懷從5月31日起就住在斜進工地,由于隧道注漿的水玻璃、速凝劑都是有毒物質,淋在身上皮膚發癢,眼睛紅腫流淚,王潤懷的床頭柜上放著兩瓶眼藥水。
“蒙陜指揮部要求8月底隧道必順貫通,而我們還想力爭提前確保架梁通道暢通,為后續施工爭取時間,現在必須爭分奪秒施工。”王潤懷堅定地說。
而在王潤懷看來,工地上每一個人都是好樣的。他告訴記者,有一次,挖掘機和仰拱棧橋液壓油管接頭壞了,但是讓廠家發貨兩三天才能到,材料員李國輝心急如焚,立即想辦法用空心螺栓焊接代替解了燃眉之急;還有隧道值班員老徐和馬超一個值白班,一個夜班,老徐每天早晨5點多起床,6點準時接班,每天把洞內的施工情況說得清清楚楚,都讓他覺得非常感動。
記者見到二隊副隊長董文時,穿著著一雙雨鞋的他,安全帽和衣服褲子上布滿了泥漿。去年9月18日,君子隧道進口與1#斜進貫通后他就來到了小南塬隧道。雖然參加工作才三年時間,他卻已經成了大家公認的“工作狂”,一天在隧道內工作十多個小時是家常便飯。董文說:“我必須盯在洞里,及時進行機械、人員調配,安排注漿、仰拱開挖、出碴、立拱架等工序,做到各工序之間無縫銜接,這樣才能節約時間。”
小南塬隧道出口副隊長兼技術主管高會豐也是如此。在這里奮戰的三年里,他幾乎忘了自己還有一個家。去年,他的父親患病住院手術,但考慮到隧道施工舉步維艱,他連請假回家照看父親的機會都放棄了,只是在電話里讓母親多多費心。
作為指揮隧道攻堅的主帥,三年來,吳小峰為隧道安全質量進度操碎了心,度過了一個又一個不眠之夜,付出了比常人多得多的心血,但他無怨無悔,這就是一名筑路者的情懷。去年12月,他以出色的業績和貢獻,被集團公司提拔為一級項目經理。
千磨萬擊還堅韌,任爾東西南北風……在中鐵二十一局蒙華8標二工區建設者日夜不息的突擊下,小南塬隧道的施工就要迎來最后的勝利。截止7月8日,隧道還僅余77米即可貫通,即將為架橋作業打開關鍵節點。
他們,是新時代當之無愧的英雄!致敬,英雄的蒙華鐵路建設者!
(通訊員 尹登明 何艷 王娜)
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