“山城”重庆,山环水绕、江峡相拥。
重庆有占比高达76%的山地,在重庆修建道路,往往需要穿山而过,特殊的地貌形成了“山在城中,城在山中”的特殊布局。重庆的城市道路就是一套桥隧结合的立体交通网络,在这里,隧道是市民出行最为便捷的跨山交通路径,中铁六局承建的重庆科学城隧道便是其中之一。
重庆科学城隧道
项目西起坪山大道西山立交,向东延伸穿越中梁山,终点止于内环红槽房立交,设计为双向六车道,线路全长6.8公里。其中,交通分公司承建的科学城隧道工程二标段位于重庆市沙坪坝区,主线全长3.34公里,其中隧道长1920米、桥梁长1082米。
科学城隧道项目建设,几乎面临隧道穿山能遇到的所有风险。科学城隧道上跨渝贵铁路,下穿井西线铁路处最小净距为7.1米,穿越溶洞、采空区、低瓦斯、富水断层带,地质构造极其复杂,地层主要以灰岩、砂岩、泥岩为主,松软的土体存在冒顶塌方、涌水突泥等潜在隐患,是全线控制性重难点工程。施工难度和安全风险极大,对建设者提出了巨大的挑战。
交通分公司在各类隧道施工中积累了丰富经验,为了对隧道前方这些“病灶”做出准确预测,项目部采取隧道超前地质预报技术,使用各种类型的“检查手段”对隧道前方开展各项“探勘检查”,再从各项数据中将可能威胁施工安全的“病灶”逐一排查,为施工保驾护航。
在高科技助力下,打造了“耳聪目明”的智慧工地,为项目高效施工提供了有力保障。
长距离“CT”解决地质风险。
为了掌握开挖区域
潜在地质风险,
项目采用TSP203超前地质预报系统进行长距离控制,利用地震波对施工作业前方100至150米范围内存在的断层、特殊软岩、溶洞和暗河等特殊地质体进行超前探测,相当于给隧道地质做“CT”检查。根据探测反馈动态调整围岩和支护应力的增长变化,合理优化开挖和支护措施,另外结合现场监控量测反馈的实测资料,进一步细化施工方案,保障施工安全和质量。
短距离“B超”解决涌水隐患。
面对
涌水突泥等潜在隐患
,建设者
使用红外线探水仪和地质雷达探测短距离探测措施,精确探测到施工前方20至30米内的地质情况,为隧道开挖提供详实的数据支撑。
地质雷达探测是隧道施工中先进的地质超前跟踪探测技术,相当于对隧道局部做“B超”检查,对浅层与超浅层地下介质进行详细探测,甚至能探测出存在的微小目标体。它们作为超前地质预报的补充,
准确甄别异常体的规模、性质、危害、溶腔富水情况等,让隐患无处遁形,为安全掘进提供了坚实的数据支撑。
井西铁路隧道是一条
客货共线双线隧道,两条隧道最小净距仅为7.1米,下穿宽度为17米,开挖断面达155平方米,穿越位置周边地质岩性以泥岩为主。大跨度下穿既有铁路、极小净距、松软围岩,这些看似矛盾的关键词组成了一道安全必答题,考验着中铁六局建设者的经验与智慧。
“伞状保护环”抗沉降。
为避免铁路轨道发生沉降变形,
影响上方动车组列车运行安全,
建设者根据实际受力变形情况,建立了温克尔连续梁地基模型,模拟受力分析,验证了超前支护的可行性。
▲隧道二衬施工
在实验数据的有利支撑下,项目部采用直径299毫米、管壁厚10毫米的超前大管棚,沿开挖轮廓外打入地层内进行加固防护,与钢拱架组合形成强大的棚架预支护加固体系,同时加固注浆做二道防护加固软弱破碎的地层,提高了地层的自稳能力,使隧道拱部形成了一道“伞状保护环”,牢牢顶住岩土。在隧道开挖尚未形成支护时,超前管棚支护强大的抗弯、抗剪能力,有效地承载了局部松驰地层的荷载,减少了隧道开挖引起既有铁路隧道沉降,保证了既有铁路的安全运营,为后续施工积累了丰富经验。
“分块成环”稳基础。
在上跨渝贵铁路段施工过程中,两条隧道竖向最小净距为7.88米,施工隧道内围岩土体软弱。
为保证施工安全和质量,项目部将隧道仰拱优化为筏板基础,增大了与既有隧道间净距,提供了
安全
的
施工距离,
采用的机械开挖+电子数码雷管定向控制爆破工艺,
减少了开挖过程对既有衬砌结构的影响。
同时,项目部采用适用于软弱地层的隧道施工方法CRD法,将大断面隧道分成4个相对独立的小洞室分部施工,分块成环,随挖随撑,及时做好初期支护。并待初期支护结构基本稳定后,再进行下一步施工,确保开挖的每一步都各自封闭成环,有利于围岩稳定,有效保障了上跨铁路施工。
采用钻爆法施工
长达1700米的隧道,通风防尘便是项目部首要解决的难题,这关系到施工作业人员的身体健康和工程安全。项目部采用在隧道洞口设置射流风机,通过优质通风软管将风输送至洞内距离掌子面15米范围内,确保隧道内空气质量与隧道外达到同一标准。
“拉链式拼接”通风顺畅。
由于隧道较深,为提升通风效率,项目部在通风管的布置上下足功夫,
在净空允许的条件下尽量采用大直径风管,
将直径为1.6米、单节长度为20米的软管进行
拉链式
拼接,通过减少接头数量,实现了以直取弯减少风阻,确保外部新风能够高效率输送至隧道内部。同时,项目部设置通风作业小组,安排作业人员进行通风和风管维护保养工作,确保风管吊挂做到平、直、稳、紧,确保在水平面上无弯曲,风管无皱褶,无扭曲现象,防止了漏风、窜风等情况的发生。
▲隧道内部
防尘更是项目部管理工作的重头戏,“通风防尘、湿式作业、源头控尘、个人防护”等一系列措施都在隧道内大显身手。
项目部在钻孔作业时,采用湿式钻孔,钻孔过程中的供水充足,保证了钻孔过程中孔内满水状态。同时,为了提高对微细尘粒的吸附能力,在水中添加了少量湿润剂降低了水的表面张力,确保了施工过程中不产生扬尘。
“水炮泥”实现无尘爆破。
无尘爆破是施工过程中极难实现的目标,项目部采用水封爆破法进行降尘,通过特殊薄膜加工的塑料袋装水充当炮泥,放在炮孔中封堵炸药,将1至5微米的粉尘降低50~80%,减少了爆破所产生的有害气体。
同时,项目部在爆破时采用高压喷雾器进行喷雾降尘,为加速湿润粉尘的沉降,在距掘进工作面20至30米处利用喷雾器设置粗雾粒净化水幕,有效隔绝灰尘的扩散。项目部为在隧洞内工作的施工人员配发了防尘口罩、压风呼吸机、防尘安全帽等防护装备,最大限度地做好防尘工作。