位于云南保山的大柱山隧道,是一條讓500余名隧道專家看了直搖頭的“地獄式”隧道,也是中國中鐵“天字號(hào)”高難工程。為了縛住這條“惡龍”,無數(shù)工程人,十易寒暑,扎根深山,奮戰(zhàn)了近4000個(gè)日夜……
大柱山隧道位于云南保山,全長14484米,穿越橫斷山脈6條斷裂帶,山洞中豆腐式軟巖,突泥、涌水、高地?zé)帷刭|(zhì)極其復(fù)雜多變,施工難度極大?;衲円婚_始并不在意,直到修建工期從預(yù)計(jì)的5年,拖到第10年、第11年,最終歷經(jīng)12年才終于打通這條地獄難度的隧道。
大柱山進(jìn)口端位于瀾滄江上方的半山腰,與在建的弧形霽虹橋相連,因?yàn)閼已露盖?,施工人員就在畫面左側(cè)的半山腰開鑿了一個(gè)斜洞。進(jìn)入后,再向兩側(cè)分頭開挖。它穿過的橫斷山脈是中國最長、最寬和最典型的南北向山系群體,山嶺褶皺緊密,斷層成束,怒江、瀾滄江、大渡河等許多大河都沿著深大斷裂發(fā)育,給隧道的施工帶來了巨大的挑戰(zhàn)。
水深:累計(jì)涌水量相當(dāng)于十多個(gè)西湖
首先大柱山隧道的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件非常復(fù)雜,由于地下水資源和節(jié)理裂隙十分發(fā)育,大涌水在這里是“家常便飯”。每小時(shí)僅一股涌水就達(dá)到1500立方米,一天下來涌水近6萬立方米,相當(dāng)于30個(gè)標(biāo)準(zhǔn)游泳池的水量,到第11年時(shí)累計(jì)涌水量高達(dá)2億立方米,相當(dāng)于十多個(gè)西湖的水量。
施工部分最難的就是燕子窩斷層區(qū)域,斷層內(nèi)有裂隙水、溶腔水等靜水,還有管道水等流動(dòng)水。這些水相互連通又相互補(bǔ)充,水路極其復(fù)雜,猶如一個(gè)放大的蟻窩,密密扎扎,交錯(cuò)縱橫。而且水壓極大,時(shí)常水夾著細(xì)沙、鵝卵石,噴涌而出。一次,噴出的泥漿將停在掌子面附近的一臺(tái)重達(dá)幾噸的挖掘機(jī)推出40多米遠(yuǎn)。
面對(duì)156米的斷層和“惡龍”的多次肆意咆哮,建設(shè)者們與其艱苦纏斗了26個(gè)月,才戰(zhàn)勝了它,平均每天掘進(jìn)不到20厘米。
火熱:在****42℃的“桑拿房”里艱難施工
隧道“水深”之外,又遇“火熱”。自2008年開始,大柱山隧道出口平導(dǎo)掌子面施工環(huán)境溫度逐步升高,且隨著開挖施工的進(jìn)行,洞內(nèi)環(huán)境溫度升高和潮濕現(xiàn)象逐漸加劇。隨著平導(dǎo)開挖逐漸加深,隧道埋深超過910米,洞內(nèi)溫度越來越高,實(shí)測(cè)洞內(nèi)空氣溫度值在施工作業(yè)環(huán)境下超過41℃。
最后的那幾年,隧道里幾乎都是近42攝氏度的高溫,且濕度達(dá)到80%以上,施工者如同在“桑拿房”中完成高強(qiáng)度的施工任務(wù)。為了降溫,每天只能不停地給作業(yè)面運(yùn)送冰塊。工人施工一小時(shí),就要坐在冰塊上休息15分鐘。殘酷的施工環(huán)境也形成了特殊的工作制度,施工人員一般每3小時(shí)就要輪換一次,每天每個(gè)挖掘面平均需要12噸冰塊。
如何克服——工程硬漢的解決之道
上述的涌水問題一直是施工隊(duì)心頭的夢(mèng)魘,燕子窩斷層總長156 m,其中斷層核心區(qū)長95 m。2009年8月,在該斷層區(qū)平導(dǎo)發(fā)生第一次突泥涌水,最大涌水量達(dá)到12180立方米/小時(shí)。第二次突泥涌水發(fā)生在迂回導(dǎo)坑,最大涌水量為5600立方米/小時(shí),斷層處理過程中實(shí)測(cè)地下水水壓最高達(dá)3Mpa。
在燕子窩斷層這樣的高壓富水段,總體的施工解決方案就是迂回導(dǎo)坑排水泄壓,導(dǎo)坑正面注漿加固,通過采用高壓動(dòng)水分段引排、超高壓聚合注漿配合管棚的注漿堵水加固,順利通過了斷層。
這次高難度的斷層施工給后續(xù)工程留下了非常多的寶貴經(jīng)驗(yàn),他們發(fā)現(xiàn)斷層處理主要是解決斷層內(nèi)水的問題,只有將斷層開挖斷面的水封堵在開挖輪廓線6~8 m以外并引排泄掉水壓,輔助壓注水泥漿液對(duì)斷層進(jìn)行固結(jié),才能確保安全通過斷層。
根據(jù)大柱山隧道設(shè)計(jì)勘查地?zé)崆闆r和現(xiàn)場(chǎng)表現(xiàn),大柱山隧道主要采用加強(qiáng)通風(fēng)降溫、冰制冷降溫等降溫方法相結(jié)合的降溫措施,同時(shí)合理調(diào)整隧道施工工序作業(yè)時(shí)間,最大限度的保證施工效率。
一般來說,高溫隧道內(nèi)的溫度多半是由地?zé)?、施工機(jī)械散熱、洞內(nèi)爆破散熱、襯砌混凝土水化熱等引起的,導(dǎo)致洞內(nèi)溫度高于洞外的環(huán)境溫度。要想降低洞內(nèi)溫度,方法之一就是加強(qiáng)隧道內(nèi)通風(fēng),加大和加快洞內(nèi)外空氣的流通速度,以此降低洞內(nèi)施工環(huán)境的溫度。此外,增大供風(fēng)量還有助于排除洞內(nèi)有害氣體、降低粉塵濃度。通過加強(qiáng)通風(fēng),洞內(nèi)通風(fēng)量得到了保障,大大增加了空氣的流動(dòng)性,通過加快吃散人體表面汗液和濕氣,達(dá)到人體降溫效果。
另一個(gè)措施就是采用冰塊降溫,采用冰制冷降溫主要適用在掌子面30m范圍內(nèi),施工人員較為集中的區(qū)域。一般掌子面每次放置冰體積約3~4立方米較為合適,在冰塊位置安裝風(fēng)扇,加速空氣流通與冰塊融化速度,加快與洞內(nèi)熱空氣進(jìn)行交換,從而達(dá)到降溫目的。同時(shí),在距離掌子面后方300m處設(shè)置降溫屋,面積約為8平方米,降溫屋內(nèi)溫度保持在25℃以內(nèi),空氣濕度小于70%,為工人們提供了臨時(shí)的“高溫庇護(hù)所”。
根據(jù)中鐵一局消息,6月1日大瑞鐵路大柱山隧道無砟軌道施工突破了1000米大關(guān),現(xiàn)場(chǎng)施工人員加班加點(diǎn),每天的軌道鋪設(shè)推進(jìn)速度達(dá)到了260米了,并預(yù)計(jì)在6月下旬全部完成無砟軌道施工,為大瑞鐵路的開通奠定了基礎(chǔ)。
大瑞鐵路建成后,將重塑古代南方絲綢之路的輝煌,進(jìn)一步凸顯云南面向東南亞、南亞開放的橋梁和紐帶作用,對(duì)促進(jìn)沿線地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展,提升云南對(duì)外開放水平,推動(dòng)我國與東南亞、南亞國家的交流合作具有深遠(yuǎn)意義。