连城山隧道是汉坪高速公路从汉中(石门)起点往北的第一座特长隧道,也是汉坪高速公路项目“两隧一桥”重点控制性工程之一,该隧道采用双向六车道分离式设计,隧道单洞总长11.577公里,其中左线长5.779公里,右线长5.798公里,属特长隧道,实行双向对打的作业形式进行施工掘进。
为全面提升隧道掘进的质量和速度,并考虑到特长隧道在建成投入运营后的安全管理,连城山特长隧道在设计过程中,就考虑设置了1座全长811米的通风斜井,这使施工掌子面也由4个增加到8个,确保在施工时提升建设速度和质量,在运营过程中起到通风和安全救援的作用。
施工困难多重复杂
连城山特长隧道2014年8月开始进洞掘进,隧道通过地段为中、强风化绿泥石云母片岩,极易破碎,原设计中V级围岩占26%,IV级围岩占74%,实际开挖揭示极软岩高达40%,且围岩出水量大,硐室稳定性极差。
连城山隧道出口段为绿泥石云母片岩,风化严重,遇水崩解,自稳能力极差,开挖后呈粉末状属特殊围岩,被隧道专家定义为特大断面极软弱围岩隧道。在施工过程中,现场监控量测最大变形量达2.7米。施工中初期支护产生大变形,拱架出现扭曲、变形、折断,侵入二衬空间,导致多次换拱;仰拱出现开裂、隆起;二次衬砌出现开裂、边墙下沉。斜井长度811米,净宽4米,净高5.2米,纵坡-13%。增加四个作业面后,斜井施工空间有限,交叉作业多,施工机械设备、车辆驶入频繁,洞内每天最大车流量达到643辆,安全管理风险不断加大。极软岩段落围岩出水量大,施工中多次发生突泥石涌水现象,仰拱开挖后拱底积水严重。斜井至宝鸡方向,虽然围岩较好,但日出水量达到近2万方,给斜井排水带来极大困难。
连城山隧道设计为分离式双向六车道,隧道净宽14米、净高5米,最大开挖宽度19.6米,隧道施工断面大,尤其针对极软岩大变形段落,施工进尺缓慢。
技术攻关事不过夜
连城山隧道出口至斜井段为软弱大变形围岩,施工前期采取了多种施工方案及措施,但仍未有效的控制隧道的有害变形,汉坪建设管理处于2016年11月19日邀请知名专家召开了“连城山隧道极软岩大变形段设计施工技术方案咨询会”,对施工技术方案进行会诊。
省高速集团对此高度重视,先后多次组织国内著名隧道专家现场研究论证,与施工单位上级法人进行座谈,要求从人、财、物等生产要素方面给予大力投入和支持,并于2016年11月26日成立驻连城山隧道现场指挥部,汉坪建设管理处也成立了相应的组织机构,并成立了现场技术攻坚小组,为围岩变化做好备选施工方案,对隧道掘进方案和安全措施根据围岩变化随时调整。
2017年5月14日,再次召开了技术方案论证会。专家对试验段的双层H200b型钢施工方案及支护参数给予肯定,并对隧道前期出现病害处理给出建议方案。为确保专家意见落到实处,省交通厅、高速集团、汉坪管理处、中交二公局领导高速重视,多次与项目部及施工队伍进行座谈,成立现场专题技术攻坚小组,深入施工现场,靠前指挥,快速决策,本着“不等不靠、事不过夜”的工作态度确保现场正常施工。
目前隧道隧道剩余段落围岩均为大变形极软岩,施工难度较高,对剩余掌子面均采用双层H型钢支护方案,使围岩有害变形基本得到控制。
安全管理确保进度
在连城山隧道施工过程中,对现场安全生产和掌子面的安全管理措施始终采取多途径的办法,对全体参建人员进行安全教育培训,并结合施工现场实际,制定有针对性的安全教育培训计划。通过采取多媒体安全教育,实施班前教育活动等宣传教育,仅今年接受各类安全教育人员已达1578人次,其中新进场三级教育464人,岗前教育覆盖率100%。
在施工中,严格执行现场工序化验收流程,现场安全验收以开挖前及掌子面开挖两个工序为检查重点,注重施工前掌子面拱顶“刷顶”排查及火工品监控。坚决做到人员未培训交底不施工,机械设备运转不正常不施工、隐患未消除不施工,防护措施不到位不施工。项目部组织测量队,对隧道顶山体表面进行了彻底排查,对冲沟的具体位置进行测量定位,对隧道进入冲沟的前后50米范围进行预警。现场施工根据预警范围采取加强超前支护、安排专人值守,利用手持声光报警器随时做好警报工作。
在现场安全管理中,根据极软弱围岩特性及个别掌子面不同程度的垮塌、涌水、涌泥现象,超额配备专职安全员,做好洞内安全管控工作。制订了《斜井交通保畅方案》,设有保畅队7名队员早晚值班。在洞口、加宽段及洞内三岔口位置均设有保畅队员互相传递信息,人工引导斜井运输通道内交通。洞口设有值班岗亭及信号灯,指导车辆通行。所有进洞施工机械、车辆每天必须对刹车系统进行自检,保证进洞机械设备、车辆行车安全。火工品管控严格落实“人防、物防、犬防、技防”等相关措施。每两个掌子面均有一名副经理每天对施工过程中的安全及工序衔接进行巡查,按照“副经理-施工队长-现场技术员”三级进行现场联动管理工作,强化夜间巡查工作和应急预案的操作演练,组建了应急救援组织,按照要求配置应急物资,确保发生安全险情及时应对。同时还加强检查频率,扎实开展安全排查工作,上半年共进行安全排查和大检查10余次,累计发现隐患40多起,均已按要求整改完成,并对相应隐患责任人进行了处罚。
截至目前,连城山隧道除2-4#掌子面剩余26.3米,其余6个掌子面均已完成贯通,计划于9月底前实现全部贯通,各项附属工程均已逐步进入施工阶段。
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攻坚连城
----------汉坪高速公路项目连城山特长隧道建设纪实
新闻作者:文 / 杜延军