文/吴迪 姚龙 鲁泽建
“中导洞突破了10000 米大关,今年年底‘天山号’‘胜利号’就能胜利会师了。”2023 年7 月21 日,随着TBM 硬岩掘进机刀盘隆隆转动,幽深的天山胜利隧道内传来令人振奋的消息,关键工程—中导洞掘进任务完成将近9 成,这条打通天山的“超级巨龙”距离全线贯通又近一步。
天山胜利隧道全长22.1 公里,是我国首批交通强国试点项目—G0711乌鲁木齐至尉犁高速公路的“咽喉”工程,也是世界在建最长高速公路隧道。隧道贯通后,穿越天山南北仅需20 分钟;公路全线建成后,从天山北侧的乌鲁木齐到天山南麓的尉犁,车程将由7小时缩短至3 小时,南北疆群众交通往来将更加安全便捷。
穿越天山,海拔高、埋深大,地质环境复杂,决定了天山胜利隧道不能采用两端掘进的常规方法。“如果采用传统的‘打眼放炮’施工工艺,在天山‘钻’出一个洞,大约需要12 年。我们等得起,可新疆各族人民等不起啊!想要‘洞穿’天山绝非易事,创新是我们唯一的选择。”新疆乌尉项目总经理部总工程师苗宝栋说道。
“天山号”和“胜利号”掘进机合成示意图(图/中央纪委国家监委网站)
(图/央视网)
天山胜利隧道进口端(图/交通建设报姚龙)
为了尽快方便新疆各族人民来往南北疆,在专家的指导下,苗宝栋和他的技术团队彻夜研讨、反复试验,创造性地提出了世界首创的“三洞+四竖井”高速公路隧道施工方案,即左、右双主洞和中导洞三洞同时施工,左右洞采用传统钻爆法,中导洞采用硬岩掘进法,同时硬岩掘进机双向掘进先行,通过横洞为左右双主洞开辟多个辅助工作面,将主洞切分成段,实现“长隧短打”。据测算,工期可缩短至52 个月。
中导洞内,硬岩掘进机操作手紧盯控制屏,根据山体岩石情况调整刀盘的转速。随着刀盘隆隆转动,山体岩石被一寸一寸搅碎,施工人员随即进行支护、喷浆等工序。
“你们眼前的这个‘大家伙’可不一般,项目团队给它加持了‘世界范围内首次创新性融合敞开式硬岩掘进机与压注混凝土工法’,可根据地质条件不同,切换不同的掘进模式和支护方式,这可是全球首创!”苗宝栋嘴里说的“大家伙”,就是中交集团自主研制的硬岩掘进机。
硬岩掘进机开挖直径达8.43 米、全长282 米、重量约2000 吨,真正实现了在多种世界级复杂地层下安全、环保、高效的掘进。目前,这个“大家伙”正以每天20 至30 米的速度快速掘进,是实现隧道快速贯通的“制胜法宝”。
“前所未见极高‘地应力’,泥浆喷涌,岩爆随时发生,就像在‘豆腐脑’中掘进,随时能引发7.5 级到8级强震的断层……”谈到“天山号”穿越F6 博阿断裂带的情景,新疆乌尉项目总经理部总经理周政仍然记忆犹新,心有余悸,“这是我工作近三十年来碰到的最复杂的工程。”
天山胜利隧道需穿越16 个地质断裂带。在众多断裂带中,被命名为F6的博阿断裂带范围最大,也最危险,被视为隧道施工最大的“拦路虎”。
掘进机使用全球首创的压注工法掘进成型的山体隧道(图/中央纪委国家监委网站)
“博阿断裂带处于天山胜利隧道进口端,包含花岗闪长岩、碳质板岩、石英片岩及大理岩等10 余种岩石,被称为‘地质博物馆’,地质脆弱且周边有丰富的地质活动及地下水,掘进机穿越过程中极易发生突泥涌水及大规模坍塌。”周政说道,“这注定我们要与各类险情打交道。”
时间回溯到2021年7月17日,中导洞内掌子面11 点钟方向突然发生塌方,并连续涌出泥水,造成掘进机刀盘中心以下被稀泥、碎石充填。“快,停止施工……”乌尉五标项目经理王贺起紧急下达命令,并迅速爬到刀盘内部,查看刀盘受损情况。万幸的是,掘进机刀盘无异样。这惊心动魄的几分钟,让在场的施工人员紧张不已。
从7月14日到8月19日,洞内多次发生坍塌,涌水可注满近30 个标准游泳池,掘进机只能以每天3 至5 米的“龟速”掘进,严重影响了隧道的施工进度。
为了能够早日打通乌尉高速的“咽喉”,周政和他的同事们勇往直前,邀请国内多名知名专家多次“把诊问脉”,按照专家的思路和解决方案24 小时蹲点现场,寻找“最优解”,一次、两次不行,那就做三次、四次……最终在多个施工思路和方案中,制定了一系列隧道支护、涌水抽排、塌方清运、塌腔回填等预案,采用多种方式加强初期支护,历经80 天艰辛奋战,掘进机成功穿越难度最大的F6 断裂带,继续向天山深处挺进。
“经理,中导洞掘进机盾尾后侧发生岩爆,围岩正在剥离、塌落,由于后侧设计无钢拱架支护,出现长距离连锁剥落现象。”“立刻停止掘进,组织人员撤离至安全区。”接到作业现场值班人员汇报后,王贺起立刻下达指令,并奔赴现场。
原来,由于隧道整体埋层较深,地应力大,相当于每个指甲大小的岩石都承受约218 公斤的重量。而洞室开挖后,由于围岩应力释放,原本完整密实的围岩面极有可能出现岩石爆裂、剥离、塌落现象,会对作业人员安全生产造成极大的威胁,施工安全风险急剧增加。同时,塌落的岩块不断的堆积在隧道内部,也会阻碍设备掘进前行。
“决胜的号角已经吹响,把兄弟们安全带回来,是我最大的责任。”王贺起坚定地说道。
根据现场实际情况,王贺起决定采取放慢掘进速度、对围岩洒水、打设应力释放孔、缩短凌空面长度、采用钢筋排支护、及时支立钢拱架、纵向连接由钢筋改为槽钢加强刚度等措施,步步为营、稳扎稳打,确保现场施工安全。
但是,由于岩爆段持续里程长和处理时间久,先支护后掘进的处理工艺严重制约施工进度,且护盾前后由于空间狭小,清理塌落渣石无法使用机械,人工清理劳动强度大,繁重的作业任务加上进尺缓慢,项目团队的压力也随之增大,极易产生安全风险。
为保证作业平稳顺畅,王贺起带领一线员工根据现场情况及时调整施工方案,不断加油鼓劲,全力确保现场施工安全,以实际行动展现了榜样的力量和党员领导干部的担当。目前,最艰险困难的阶段已经度过,硬岩掘进机穿越岩爆段攻坚呈安全平稳态势。
截至发稿前,天山胜利隧道出口端中洞累计掘进近10500 米,出口端左洞累计开挖进尺超7006 米,右洞累计开挖进尺超7077 米,预计2024 年底实现双主洞贯通,2025 年底具备通车条件。
“我们都期盼天山胜利隧道能快点打通,到时候我们买卖牛羊就更加方便,我还要和邻居合伙开民宿,这样我们的日子就会越来越红火。”乌鲁木齐县萨尔达坂乡萨尔乔克村牧民达列提眼里闪着光,对未来的生活充满了期待。