阿扎河1号隧道七年攻坚:穿神秘哀牢断裂造地下万米长龙

彩云一刻 2024-10-28 17:25:07

驱车行驶在正在建设的元绿高速公路阿扎河1号特长隧道中,施工人员身着反光背心、头顶安全帽,正在有序推进各项收尾工作。

这条贯穿哀牢断裂带和红河断裂带的特长隧道,犹如一条钢铁巨龙横穿高近900米的大山,全长9.88公里,历经整整七年艰苦建设,终于在今年9月27日实现右幅贯通。

它的贯通,不仅标志着元绿高速打通了建成通车的最后卡点,也见证了集团隧道建设技术的一次重大创新和突破。

千里交通动脉的要冲

哀牢余脉蜿蜒舒展,峦叠溪潺林海如画。地处哀牢山脉西南端的绿春,是中国唯一建在山顶的县城,这座天空之城仿佛一颗明珠嵌在无垠的绿毯之上,独特的地理位置也决定了其自古以来交通不便的发展制约。

▲绿春县城

长期以来,要抵达绿春县城,只能通过国道219线盘山向坡而行,如遇雨雪天气,弯急坡陡,这一路段还会经常发生滑坡塌方,交通事故不断,极大地威胁着过往车辆的安全。

要想富,先修路。打破经济发展的屏障,加快织密云南省高速公路网,新建一条连接绿春县城的高速公路,是绿春县广大人民群众的共同期盼。

“元绿高速位于红河州元阳县、红河县、绿春县,是规划的省高网S26蒙自至孟连高速公路的重要路段。而阿扎河1号隧道是元绿高速‘两桥两隧’控制性工程中最艰难的‘一隧’,不仅是集团目前已建成的最长隧道,同时也是521.36公里蒙自至孟连高速公路上,最长的隧道工程。”元绿高速总承包项目部项目经理徐川介绍。

以我国现阶段的基建能力,9.88公里的隧道,一般三年时间就可以打通,谁也没想到,这里用了整整七年。

“豆腐渣里打洞”

2018年1月,元绿高速阿扎河1号特长隧道建设全面拉开序幕,参建各方满怀信心从出入口两端预定位置展开掘进。

“来到这里当技术员,跟着工程队掘进时才发现,洞口好进,掘进太难。”一直坚守在阿扎河特长隧道施工一线的杜文兵回忆。

▲钢拱架施工

为抵御隧道变形,建设者每掘进一段,就要先用钢拱架对岩体进行支撑,然后喷射混凝土形成初衬,待混凝土凝固后再进行二衬,从而使得整个隧道结构稳定下来。

元绿高速共穿越四个断裂带,分别是红河断裂带、F2次级断裂带、哀牢山断裂带、F4次级断裂带。随着工程推进,隧道建设和红河断裂带如期相遇。在强烈的地应力作用下,钢拱架时刻承受着来自岩体传来的巨大压力,一旦施工处置不当,极易造成塌方、冒顶等现象,严重制约施工进度,威胁作业人员生命安全。

▲断裂带示意图

“那感觉真是在豆腐渣里打洞,相当于在用钢筋和水泥扛着一座山。”元绿高速六分部项目经理万里升说,钢拱架撑不了几天就扭成麻花状。

无奈之下,建设者只能一面更换身后被压变形的钢拱架,一面一点一点向前掘进。一些钢拱架甚至要更换3次,塌方距离一度超过20米。“当时真的是走两步,退一步。”万里升回忆,最困难的时期,每个月的掘进长度不足20米,还不及拆换钢拱的隧道长度,施工进度一度陷入“负增长”,成为元绿高速建设的第一个拦路虎。

三维超前地质预报、地质雷达、超前水平钻……为应对软岩大变形,项目在阿扎河1号特长隧道的建设中,采取了一切能够想到的措施。

方案一直在摸索,一直在调整改进,但成效不大。工程推进之慢、成本投入之高,让参建各方压力剧增。

“它的难点不在于长度,而在于其地质条件复杂多变,炭质板岩地层及大断层破碎带集中,地质构造作用十分强烈。”项目部邀请专家前来,助力解决这项地质难题。

▲喷砂施工

通过一系列现场调研和试验探索,项目部最终决定打破传统被动支护方案,通过主动支护来稳固山体,再向前掘进。通俗地说,就是采取“喷砂”的方式,先把山体加固,用山体自身来承受一部分重量。

经过试验,方案满足设计要求,断裂带隧道施工难题终于迎刃而解,也为项目后续3次断层破碎带施工提供了重要的经验遵循。

“头上就是水库”

完美解决红河断裂施工难题,无疑给所有建设者带来了极大的信心。顺利地通过了F2次级断裂,可接下来的哀牢山断裂破碎带,又让每个建设者的心悬了起来。

▲阿扎河水库位置

哀牢山断裂带实际上由规模宏大的糜棱岩带组成,带宽1至3千米,哪怕是边角波及到隧道施工,都将造成极大影响。然而,最苦难的还不止于此,距离隧道直线距离不到250米处,有着一个库容相当于1万个标准游泳池的中型水库——阿扎河水库。万一隧道掘进施工破坏了水库的基础水系,整个水库的水将在极短时间内灌满隧道,届时造成的损失和影响将无法估量。

“既要顺利穿越F3哀牢山断裂带,又要时刻小心规避顶着水库打洞的安全风险,每一次掘进我们都如履薄冰。”元绿高速项目总工程师周永荣说道。

▲逃生管道

项目部召集各参建单位多次召开项目推进会,一面讨论详细施工方案,一面开展大规模的实战应急演练,检验预案可行性,全面强化一线作业人员的事故风险辨识能力和逃生能力。六分部还编制了阿扎河1号隧道反坡排水施工方案,在隧道内设置了4级集水仓,分级抽排水,确保了掌子面涌水能够及时排出。

项目部在第一时间联系了阿扎河水库,在每次放炮掘进后,都对水库水位进行测量,防水防渗措施一一落实到位,同时在掌子面配备了足够数量的救生圈、皮划艇等救生用具,以备不测。

超前地质预报甚至进行170米超前钻探,获得的一手地质数据是决定隧道掘进方法、支护设计、排水方案的关键,隧道内配备的安全吹哨人,更是24小时轮班值守,一刻都不敢松懈。

紧张焦虑的施工氛围笼罩着掌子面那块方寸之地,直到隧道掘进施工安全平稳地超出了对水库的影响范围,全体建设者才把心头悬着的石头放下。

全面加强隧道“心肺”功能

隧道通风,不仅是为了改善隧道内供氧环境,加强空气流通,调节湿度,减少隧道中有毒气体和烟尘颗粒,更是为了创造良好的施工环境,在保障施工人员的生命安全和提升施工建设质量中至关重要。

▲隧道通风设备

特长隧道施工通风,空气质量是大难题。“阿扎河1号隧道9.88公里的长度,掘进施工随时可能产生致病甚至致命的毒害气体,威胁着掌子面作业人员的健康和安全。”徐川介绍。

特长隧道的通风在集团内鲜有可参考的先例,如何打破传统通风方式,全面增强隧道“心肺”功能,成了一道亟待解决的难题。

阿扎河1号隧道进洞施工时,通风系统采用的是压入式通风方式,这在前期尚能满足现场生产需要,但随着隧道开挖进尺增大,“炮后等待时间变长”“巷道内能见度开始变低”等通风质量问题开始凸显。“一边是生产进度,一边是施工安全。”周永荣说,确定通风方式的改造,需要综合考虑开挖和运输方式、机动车影响、场地限制、设备条件等因素。

▲隧道通风设备

六分部母体公司——云南建投矿业工程有限公司是集团老牌地下矿山板块作业企业,在隧道通风的改造升级过程中,创新借鉴了矿山作业的相关经验,结合高速公路通风相关规范规定和现场实际情况,数次开展多方论证。

最终确定,在右幅安装2台2×132kW的正压风机分别向2个掌子面供风,1台37kW的射流风机引排右幅的污风至左幅,在左幅洞口安装1台220kW的主风机向洞外集中引排污风,均选用送风距离远、噪音低、效率高、风量大的风机。同时,隧道需要的风量,必须按照爆破排烟、同时工作的最多人数以及内燃机需风量等分别计算,供风风量必须高于实际需要风量,确保通风安全。

▲隧道右幅贯通

看似寻常最奇崛,成如容易却艰辛。穿越四大破碎地质断层,历经斜穿阿扎河水库之险,创新解决特长隧道通风难题,建投人以艰苦卓绝的斗志实现了近万米隧道的顺利贯通。

七年鏖战

阿扎河1号隧道的建设故事

在红河大地泼墨挥洒

元绿高速建成通车后

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彩云一刻

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