在鐵路和高速公路下挖隧道 渝萬高鐵用了哪些高科技

10月23日,施工人員在查看隧道與達萬鐵路相交點的施工情況。通訊員 曹江鈞 攝/視覺重慶
10月23日,霜降,萬州區,達萬鐵路李河站,陽光偶爾露頭。
頭戴安全帽、身著熒光背心,張勇沿鐵路巡查,時而抬頭觀測沿線邊坡,時而蹲下細細查看路基。
張勇是中鐵十一局集團渝萬高鐵站前1標項目部(以下簡稱“站前1標項目部”)安全總監,他為何要巡查達萬鐵路?
“我腳下63米處,就是在建的渝萬高鐵光裕寨隧道。隧道施工不能對達萬鐵路造成絲毫影響。”張勇介紹,全長8575米的光裕寨隧道,是渝萬高鐵重點控制性工程。然而,自2023年4月份進場施工至今,採取進口、斜井、橫洞3個工區同步開挖作業的光裕寨隧道,僅掘進了3672米。因為這條隧道不僅下穿達萬鐵路,還下穿G42滬蓉高速公路,對施工精度要求極高。
要在達萬鐵路和G42滬蓉高速公路下建好光裕寨隧道,難度可想而知。
非爆開挖
布設60余個自動監測點位實時監控
萬州區李河鎮蒲田村,站前1標項目部一分部工程部部長曹洋明帶記者進入了光裕寨隧道。在距隧道進口約590米處,曹洋明停下了腳步,“我們頭頂正上方,就是達萬鐵路李河站。光裕寨隧道與達萬鐵路斜相交角度為45度,下穿位置為達萬線路基挖方段,斜相交長度約20米。”
他們現場調查發現,在光裕寨隧道開挖過程中,該段鐵路路基存在下沉風險。要如何才能確保隧道正常開挖,又不影響上方鐵路行車安全呢?
“綜合研判並與成都鐵路局相關部門溝通后,我們確定以光裕寨隧道與達萬鐵路相交點為中心,兩側75米范圍內均採用非爆開挖的方式進行隧道掘進。”曹洋明介紹,為了在隧道開挖過程中做到精確施工,施工方還在達萬鐵路李河站周邊鐵路沿線的軌道、路基、邊坡等設置了60余個自動化監測點位,進行實時監控,“根據要求,隧道掘進過程中,路面上的達萬鐵路沉降不能超過4毫米、位移不能超過4.2毫米。”
除了布設自動監測點位,張勇和安全員楊東還必須每天早晚沿達萬鐵路巡查,觀察是否發生落石、路基開裂等情況。
如今,光裕寨隧道已順利通過150米的非爆開挖范圍。在此過程中,自動化監測設備顯示,達萬鐵路最大沉降僅為0.59毫米、最大位移僅為0.96毫米。
雖然光裕寨隧道掘進已通過非爆開挖范圍,但在達萬鐵路李河站周邊一公裡范圍內,依然要採取控爆的方式進行施工。“控爆就是我們在採取爆破開挖時,要提前向達萬鐵路調度中心申請爆破窗口。”站前1標項目部一分部管理組組長鐘世亮介紹,爆破窗口期一般是李河站附近無列車運行時間超過30分鐘期間,“這個爆破窗口不是每天都有,一般一個月最多隻有20天能申請到爆破窗口。”
煙塵漫天
掘進1公裡所需時間至少增加半年
非爆開挖,對光裕寨隧道的掘進速度造成了極大影響。
“正常情況下,我們掘進1公裡所需時間約為10個月。非爆開挖就隻能用挖掘機掘進,掘進1公裡所需時間至少增加半年。”曹洋明介紹,非爆開挖不僅掘進速度緩慢,還對施工精度、人員安全保障等提出了更高要求。
在爆破開挖中,一般爆破后半小時左右,通風機就能將粉塵完全排出,人員就能進場出渣。採用非爆開挖,挖掘機就必須進行連續開挖作業,隧道內粉塵漫天,能見度不到10米。
“我們在掌子面布設了兩台霧炮機一刻不停地進行降塵作業,還是收效甚微。”曹洋明介紹,兩台挖掘機每天的作業時間均為20小時左右,“每台挖掘機要配備一名安全員和技術員,在挖掘機施工半徑范圍之外,用手電筒在掌子面上指引挖掘機進行破碎作業,並用對講機與挖掘機操作人員及時溝通。”
非爆開挖過程中,所有工作人員實行“三班倒”,每班工作人員工作時長約為7個小時。
“每一班出洞的時候,任何顏色的衣服都變成了灰色,覆蓋著厚厚的一層塵土﹔佩戴的防塵口罩也全成了黑色,全身上下就隻能看到眼珠子還在轉。”曹洋明告訴記者,非爆開挖過程中,掌子面垮塌的風險系數也更高,不僅要求安全員和技術員能夠對掌子面的整體情況和破碎點位精確掌握,同時要求挖掘機操作人員對挖掘機的操作更加熟練、准確,“兩台挖掘機同時在掌子面作業,稍不注意就會發生事故,必須慎之又慎。”
“十”字支護
掌子面分成4個獨立小洞室進行開挖
離開光裕寨隧道進口,驅車沿山路前行,半個多小時后就能抵達位於萬州區柱山鄉境內的光裕寨隧道施工橫洞。
“光裕寨隧道頂部距G42滬蓉高速公路路基僅有19米,且隧道出口距G42滬蓉高速公路僅70米,無法從隧道出口處向內開挖。”站前1標項目部負責人郭延軍介紹,為此,施工方開挖了200多米長的施工橫洞,橫洞進入正洞段后再向兩側開挖,“我們的隧道施工不能對G42滬蓉高速公路路基產生超過3厘米的沉降,因此也必須採取非爆開挖的方式作業。”
然而,在實際掘進過程中,施工方遇到了新的難題。G42滬蓉高速公路路基下方的山體主要由泥岩和砂岩構成,即使使用挖掘機開挖,也極有可能對路基產生較大影響。
怎麼辦?
“我們最后決定採取CRD施工。”郭延軍介紹,CRD施工全稱交叉中隔牆法,是一種適用於軟弱地層的隧道施工方法,特別是對於控制地表沉陷有很好的效果。不過,因其造價高,在山嶺隧道中較少採用,“簡單來說,就是在施工過程中,預留核心土,將大斷面隧道分成4個相對獨立的小洞室分部施工,遵循‘小分部、短台階、短循環、快封閉、勤量測、強支護’的施工原則,自上而下,分塊成環,隨挖隨撐,及時做好初期支護,看起來就像在隧道中間做了個大的十字架,4個小洞看起來有點像蜂窩。”
“蜂窩”的4個小洞不能同時開挖,必須在一個掘進10米至15米時做好支護,再掘進另一個,依次進行,一個小洞一天隻能掘進1.2米,正常情況下5個月僅能掘進100米。
“困難很多,不過辦法總比困難多,我們一定保質保量地在規定時限內完成所有工作。”郭延軍表示。(新重慶-重慶日報首席記者 陳維燈)
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