“通了!” “通了!!”隧道内的大功率风机、挖掘机等机械的轰鸣声中传来了振奋人心的欢呼,贯通的隧道中形成的空气对流如同一台天然的通风机,瞬间将黄土高原上清新的寒冷空气送到了隧道的各个角落,掌子面的温度骤然下降了好几度。2010年12月28日清晨,神木至府谷高速公路墩梁隧道左线顺利贯通。
坐落在明长城一线的神木、府谷,北宋年间称麟、府二州,曾为北宋名将杨继业抗辽的前线。如今,往昔战马嘶鸣的战场已成为国家级能源化工基地,这里已成为带动陕北乃至陕西经济腾飞的引擎,当地飞速发展的经济和发达省份对能源的需求使得修建一条高效便捷的大通道通道显得极为迫切。
2009年7月16日,省级高速榆(林)商(洛)线神木至府谷高速公路实质性开工建设。
蜿蜒在神木到府谷大山沟壑里的神府高速公路在设计之初就充分考虑到如何将对自然环境的破坏控制在最小,少一点挖方,多一座隧道,在通车后给陕北人民留下一条生态路、幸福路成为神府高速公路规划者、设计者和建设者的共同目标。由此,神府高速公路主线内土石方的挖、填工程量的急剧减少和桥梁隧道大幅度增加,桥隧比例占到了路线全长的46%,成为陕北地区桥隧密度最大的项目,构造物密集成为神府项目工程建设特点之一。
墩梁隧道便是其中最难啃的“硬骨头”之一,隧道开挖高度12.19米,最大开挖跨度17.32米,开挖断面达171平方米,单洞全长2743米,穿越地形变化复杂,地质灾害较发育的湿陷性黄土围岩,深埋段2206米、浅埋段455.9米,最浅处土层仅为10米,为全国首座大跨度双向六车道分离式黄土隧道。
与其他地质条件下的公路隧道相比,墩梁隧道所穿越的黄土层没有涌水、涌泥、断层等常见的隧道施工风险,但是看似厚实的黄土层却似一块粘连松散的千层饼,在下面挖掉一部分,上面整块不稳定的土层随时都有可能坍塌下来,更何况是开挖跨度达17.32米的大跨度公路隧道,其中的难度不言而喻。
众所周知,隧道施工最忌冒进,复杂多变的地质条件下,谁都无法准确预知下一米发生的情况。
为确保隧道施工质量安全,陕西省交通建设集团神府高速公路建设管理处一年多来多次组织省内知名隧道专家研究评审施工技术方案,制定了《隧道施工作业指导书》和质量管理办法,针对不同的黄土地质情况,采用了三台阶弧形导坑预留核心土法、单侧壁导洞法、双侧壁导洞法等施工方案,分别应用在隧道的四个洞口。同时实行了“首件工程认可制”、“材料准入制”、“质量责任卡”制、“质量巡查制”等制度,对关键部位、环节增加中间交验制度,强化过程质量控制,确保了隧道施工质量。
特别是墩梁隧道出口左右线两座相隔不足20米的作业面上针对不同的黄土地质情况应用了双侧壁导洞和单侧壁导洞两种截然不同的施工技术,其中“双侧壁导洞法”左、中、右三个导洞分别按三个台阶10次开挖,3次回填,初期支护分布在8个部位,工作面多,工序间干扰大,对现场管理水平要求非常高,除要求隧道开挖作业遵循“短开挖、强支护、勤量测、紧封闭”的原则,采用挖掘机配合人工进行开挖以外,需要严格按照“先探测、控步距、管超前、非爆破、严控水、强支护、早衬砌”原则组织施工。
为加快施工进度,管理处要求对隧道各分项工程进行工期倒排,细化到天,责任到人,并制订了严格的考核办法。在劳动竞赛活动当中,管理处会同施工、监理以及设计单位,召开专题会议,结合粉质沙土土质直立性差、围岩含水量高(粉砂黄土最大含水量达24.5%),裂隙水发育等实际情况,共同商讨施工技术方案。
为避免对边仰坡大刷、大挖造成环境破坏,管理处在隧道开挖前采用“五方”联合会审的方式,确定洞门里程、明暗洞交界桩号及进洞方案,贯彻“零开挖”的理念,提早安排明洞施工,确保洞口安全。
为提高项目技术含量,在墩梁黄土隧道开展课题研究,使用无接触法进行洞内围岩收敛与拱顶下沉观测,提高了测量精度和速度,有效保证施工安全、进度和质量。同时推广课题研究阶段成果,用锁脚锚杆替代系统锚杆,降低了投资,加快了进度。该项课题的最终研究成果将进一步完善和发展我国黄土隧道的设计理论与施工技术,为今后大跨度黄土隧道的设计和建设提供经验与依据。
从神府高速公路建设管理处,到一线作业班组,对墩梁隧道开挖施工重复的最多的一句话就是“千方百计确保安全”。尽管如此,由黄土构成的山体含沙量以及含水量逐渐变大,导致隧道自稳能力逐渐下降,仍然有坍塌情况发生。
2010年1月28日,墩梁隧道左线出口左导洞距开挖断面约10米处临时支撑发生倾覆,近22米长的由锚杆、工字钢、钢筋网和喷射砼构成的侧壁支护在拱顶松散失稳的黄土的巨大压力下缓缓倒下。由于当时正值机械开挖作业,现场领工员和专职安全员及时发现坍塌征兆,迅速组织人员撤离,并围起警戒线,避免了一起人员伤亡的事故发生。
2010年3月9日,墩梁隧道右线右侧导洞开挖至K26+960处,在开挖过程中掌子面突然发生坍塌,坍塌范围为核心土上方2米以上,坍塌高度约4.7米,坍塌土方量近30立方米。现场技术和安全人员在发现坍塌征兆时及时组织人员撤离,未造成人员伤亡。
这是墩梁隧道施工14个月以来最严重的两次塌方。但两次塌方均未造成人员伤亡,主要是由于从管理处到施工单位从进场之初就将墩梁隧道的施工安全作为重中之重,安排一名副经理常驻隧道现场,专门负责墩梁隧道施工。为确保进洞施工安全,设置远程监控系统,在掌子面附近架设摄像头派专人全天候监控。实行进、出洞实名登记制度,强制要求进洞施工人员穿反光背心,并首创在掌子面与二衬间设置钢管应急逃生管道,确保安全。
经过14个月、420余天的日夜奋战,墩梁隧道左线顺利贯通。为下一步的路面施工提供了条件,也为神府高速公路按期通车奠定了坚实的基础,同时为我国黄土质公路隧道的建设积累了宝贵经验。