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即将于5月底建成通车的小河至安康高速公路上的重点控制工程
——包家山隧道,目前正在进行紧张的衬砌。在这条隧道的施工中,
建设者战胜了8次特大涌水,146次涌水、涌泥,168次大小塌方。
58.2公里的小康高速是国家高速公路包茂线西安以南路段的组成
部分,桥隧比例高达75%,其中的包家山隧道长度在国内排名第三,
仅次于秦岭终南山公路隧道和宝天高速大坪里隧道。该隧道穿越地质
断层37条、大型褶皱带3处,穿越水文地质涌水段25处,是名副其实
的“地质灾害库”,其施工难度堪比西藏的墨脱公路。从2006年4月
开工,频繁的涌水、涌泥、涌砂一直是困扰工程进度的主要难题。
包家山隧道周围有3条河流,汛期水势汹涌,引发了隧道中的大量
涌水。2008年8月中旬,11标3号斜井的最大涌水量达到每小时2000立
方米,差点淹没了正洞,耽误工期一个月。隧道施工涌水并不少见,
但包家山隧道涌水却与众不同:综合坡度36.7度的斜井使涌水不能自
然、及时排出。而且由于当时相邻标段都未打到分界点,11标的所有
涌水都要通过斜井多级抽排才能排出洞外。
省交通建设集团和小康项目建设管理处多次邀请中国工程院院士
王梦恕、梁文灏与国内有关专家“把脉”包家山隧道,就隧址区地下
地质结构和涌水成因及斜、竖井防排水措施等进行了广泛讨论研究。
他们针对不同类型的涌水、涌泥砂,堵疏结合、分而治之。对已经开
挖但没有进行二衬的隧道涌水,用注浆的方式将其堵住。对做过二衬
的边角、侧面检查井的隧道涌水、涌泥砂,进行综合治理:在隧道的
车行横道中修建了三处860延米的沉砂池。沉砂池利用隧道纵坡将各
处涌水、涌泥砂汇集至此自然沉淀。沉淀后的清水流入主洞中心排水
沟,泥砂则要定期清理外运。同时通过深孔钻机将隧道顶部大量明水
涌泥引至沉砂池,再对涌水处进行注浆处理;采用横向盲沟对少量地
板涌水进行水压释放,将水引至中央排水沟,防止其顶破地面。
包家山隧道的岩性以片岩、千枚岩等古生界浅变质岩为主,其中
四级以上软围岩接近60%,每天的施工进度只有2至3米。然而,论证
批复工期60个月,包家山隧道的施工却只用了34个月。比起工期为72
个月的秦岭终南山隧道、42个月的湖南雪峰山隧道、48个月的四川泥
巴山隧道,包家山隧道打破了国内同类型地质条件施工进度的记录。
据介绍,3号斜井利用有轨运输承担了正洞4.1公里的施工任务,
开辟了很大工作面,抢到了工期。其实筑路史上,不乏利用斜井承担
正洞施工的例子,但都不过短短几百米,像包家山隧道斜井这样承担
如此大的施工任务,还是首例。并且,在综合考虑了性价比、施工、
后期运营、通风等各方因素后,建设者对3个斜井断面进行了优化。原
设计半径为3.5米的断面,优化后增至4.55米,既满足了运输要求,又
提高了通风能力,加快了施工进度。优化后的3个斜井共承担了正洞
6.6公里的施工任务。据悉,4.55米的斜井半径,为专家和业界认可,
后期开工的国内同类隧道纷纷效仿。
运输方式的创新也大大提高了工作效率。3号斜井出渣在国内公
路隧道首次采用了“无轨变有轨”的运输形式,经历两次转换,三次
运输,先通过无轨运输将岩渣运送到斜井井底的矿车,再通过有轨运
输传送到斜井井口自动翻渣,最后通过无轨运输送到弃渣场,提高了
出渣工效,加快了隧道掘进的施工进度。
小康管理处在各施工现场布设了救生圈、救生衣、气垫船、钢筋
梯、灭火器、高音喇叭等安全生产器材;隧道各处施工洞口设立了指
纹识别系统,将安全生产管理纳入程序化;利用互联网技术将现场施
工纳入远程监控。这些安全管理举措都属于国内隧道施工首创。对3
号斜井的有轨运输,他们确定了专人长期维修,定期更换出渣矿车缆
绳,并增加了一条10千瓦的高压电线,确保供电充足,涌水能及时排
出。穿越37条地质断层,注定了包家山隧道的建设举步维艰,建设者
们经历的涌水、涌泥、大小塌方事件共计322次。最终,他们以高度
的管理智慧,创造了零伤亡的施工记录。
(通讯员 白秋薇)
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