隧道介紹
胡麻嶺隧道穿越黃土高原,地處濕陷性黃土地質地段,工程難度很大。胡麻嶺隧道是典型的黃土隧道,它和岩石隧道最大的區別就是在被雨水侵蝕後極易變形、容易發生垮塌,隧道開挖之後它會進行收斂、沉降,容易造成剛挖出來還未加固的隧道變形、下沉開裂。 胡麻嶺隧道地質複雜、施工難度極大,被各方專家院士定性為“國內罕見、世界難題”,施工安全風險較高。2014年3月29日,隨著一股清泉噴涌而出,寧夏軍區某給水團援建蘭渝鐵路胡麻嶺隧道第一口降水井成功構築。工程歷時25天,終於成功打出一眼深180米的降水井,可見胡麻嶺隧道建設的艱。
事件始末
隧道事故噩耗
2009年秋,胡麻嶺隧道1標3工區3號斜井施工到182米處,意外發生了:圍岩快速弱化,遇水成流砂和泥砂漿。一不小心捅破馬蜂窩一樣的水囊,就會突水涌砂,造成連續塌方,單個掌子面月掘進由最初百米降至10米左右。
事故發生原因
一是圍岩滲透係數小,水位高,地表補勘水位在拱頂40米以上,降水難度大;
二是掌子面滲水,圍岩軟化,開挖時圍岩層層剝離,造成鋼架無法實施,導致初支沉降變形;
三是水囊經常隨機出現,無法準確判斷出現的位置,水囊是裂隙水連通的飽和未固結粉細砂,開挖後受重力和水壓的作用突然湧出,形成突水涌砂,造成掌子面後方未封閉的初期支護突然變形;
四是斜井在通過大範圍鬆散段落時,初支出現整體下沉,尤其是底板封閉、二襯實施後還有整體沉降;
五是裂隙水將圍岩中細顆粒帶走,初支背後脫空,圍岩鬆動圈加大,造成初期支護變形;
六是飽和粉細砂在施工過程中受機械、人員的擾動,圍岩有液化現象,加大了施工難度。
難題破解經過
蘭渝鐵路一標指揮部密切配合業主蘭渝鐵路有限責任公司,先後邀請王夢恕、梁文灝、史玉新、王建宇等國內外多位知名專家現場會診,最終將胡麻嶺隧道定性為“國內罕見、世界性難題”。集團和三公司領導高度重視,蘭渝指和三工區密切配合業主請來的北京恆祥宏業基礎加固技術有限公司注漿試驗組進入現場開展堵水固沙實驗。
蘭渝鐵路公司、中國鐵建19局相關專家和北京恆祥宏業基礎加固技術有限公司注漿試驗組先後15次召開有國內外知名專家參加的方案論證會,與北京、蘭州交通大學組成了科技攻關聯合體,展開科技攻關。
三工區配合北京恆祥宏業基礎加固技術有限公司注漿試驗組專門組成管理團隊,積極探索,最終採用“雙側壁九步開挖法”、“CRD六步開挖法施工”、“真空降水”、“雙液回退劈裂注漿”等新型技術工藝,精心套用“台階負壓輕型井點真空降水、超前水平真空降水、洞內重力式深井真空降水、地表重力式深井真空降水”等綜合降水技術,有效解決了突水涌砂泛濫的難題,並配以“重降水,適注漿,短進尺,快掘進,強支護,早成環,勤量測”措施,特殊地段進尺30厘米就支護一次,使施工安全得到有效保障。
在1號斜井左側,恆祥宏業注漿試驗組施工人員採用拋填片石填出施工通道至掌子面,再橫向拋填片石到下台階,為施作止漿提供“道路”,完善止漿牆設計方案,以進一步探明地層和腔體;在2號斜井,實驗組施工人員不斷對擠入洞內鬆散體進行分段加固、分段開挖,根據初支完好情況確定封堵牆位置;1、2號斜井正洞止漿施工完成後,結合既有地質資料、掌子面開挖狀態,採用超前水平鑽探等手段,探明腔體規模和分布,確保注漿加固等7項方案實施有效。
在7號豎井井底周圍,20多根[排水管插入地下,清水源源不斷地流出。掌子面周圍也同樣插入了不計其數的排水管,形成地面地下同時降水的組合降水技術,大大減小了掌子面的水壓力,突水涌砂得到較好控制。呈“井”字形的九步法施工技術是在我國鐵路隧道施工中首次採用,將掌子面用型鋼鋼架整體分成9個作業面分別施工,提高了安全可靠性,加快了施工進度。
突破性進展
2012年3月,山東一家檢測公司對胡麻嶺隧道1、2、5號斜井正洞總計5844成洞米進行質量檢測。此次檢測分雷達掃描和鑽芯取樣。雷達掃描主要對正洞二襯混凝土厚度、有無空洞及鋼筋間距等進行檢測。鑽芯取樣即對二襯強度進行測試,正洞二襯強度完全符合設計要求。至此,胡麻嶺隧道的建設取得了突破性的進展。
難題攻克貫通在即
至2014年5月30日,斜井加正洞掘進超過13000米,從“蝸牛爬行”中實現“雙倍跨越”。隨後北京恆祥宏業基礎加固技術有限公司蘭渝鐵路胡麻嶺隧道注漿試驗組傳來喜訊,由該公司受託負責的胡麻嶺隧道技術攻關組不負眾望破解“國內罕見,世界難題”,胡麻嶺隧道施工進度已由原來單個掌子面月掘進10多米增加到20多米,進入冬季以來,三工區組織了1200人的施工攻堅隊,7個作業面有序推進,隧道二襯同步跟進,隧道已於2017年6月19日貫通。
全線貫通
2017年6月19日,胡麻嶺隧道全隧貫通,屆時,蘭渝鐵路已全線貫通。