到本年4月,大瑞鐵路高黎貢山地道发掘進度過半。這條地道創造了我國鐵路最長地道、最長斜井、最深豎井等9項紀錄,項目啟動至今,已經過了9年時光。近来,記者走近負責高黎貢山地道建設的工程師團隊,了解他們在這裡的堅守和創新。
大瑞(雲南大理至瑞麗)鐵路高黎貢山地道地势條件復雜、地底情況特别,具有“三高四活躍”(高地熱、高地應力、高地震烈度,活躍的新構造運動、活躍的地熱水環境、活躍的外動力地質條件、活躍的岸坡淺表改造過程)的地質特征,被稱為“地質博物館”。
在地道施工現場,“越是艱險越向前”的標語分外夺目。硬岩掘進機發出“轟隆隆——”的聲響,作业人員熱火朝六合開展施作业業。從2015年末高黎貢山地道工程啟動,這裡的轟鳴聲已持續了9年。一批批工程師堅守地底作業,日日夜夜為推進地道建設不懈尽力……
高壓、富水、破碎,一段特别隧段,經過特别處理,等候“彩雲1號”向前掘進……
“彩雲1號”是我國自主設計制作的敞開式硬岩掘進機(TBM),是開挖地道的利器。70后電器工程師曾勇,則負責“彩雲1號”的日常電器、機械系統的維護。
“彩雲1號”設計制作之初並非沒有質疑聲:“國外TBM技術老练,直接引進不就能够了?”現實情況是,由於高黎貢山地道地質條件復雜,國外引進的TBM在高黎貢山地道頻繁卡機。
不過,即使是有針對性地進行了改进設計的“彩雲1號”,在剛參與到高黎貢山地道項目建設時,也出現過頻繁卡機的情況。2016年進入項意图曾勇,就負責對卡機現象的調查和優化作业。在曾勇的反復鑽研下,拟定了“彩雲1號”護盾延伸计划,卡機情況顯著減少,极大的进步了掘進功率。
“我們的作业,可不僅僅是进步了作业功率,還守護了更多施工人員的安全。”曾勇說,在“三高四活躍”的高黎貢山地道,隨時或许出現突泥涌水,假如採取人工爆炸掘進,一線人員數量較多,風險較高。採用“彩雲1號”掘進,操作人員更少,且能夠有用頂住一般的突泥垮塌,“機器代人”愈加安全。
在“彩雲1號”后續掘進過程中,曾勇還曾遇到過一個扎手的問題——進口變頻器頻繁出現毛病。更糟糕的是,這款變頻器已停產,通過常規途径難以直顶替換或许找到配件。
开始,曾勇和團隊成員嘗試用其他機器上拆下來的變頻器作為備用配件,但這樣不僅本钱高企,也存在运用壽命缺乏的問題。“有沒有或许找到功能差不多的國產變頻器?”曾勇網上搜、線下找,終於鎖定了一個國內變頻器品牌。在全方面剖析了該品牌變頻器的功能、結構尺度和經濟性后,曾勇積極與廠家溝通,推動了國產變頻器替換作业。最終,“彩雲1號”用上了國產變頻器,作業更穩定。
假如說曾勇的作业是在地道正洞作業面向前掘進,那麼斜井工區80后助理工程師王欣的職責,便是“另辟蹊徑”援助地道施工。“地道太長,不能隻從一頭施工,接近地道另一側開挖斜井能添加更多作業面,實現‘長隧短打’。”王欣解釋,為縮短工期,除了正洞发掘外,高黎貢山地道採用了“貫通平導+1座斜井+2座豎井”的施行工程的计划。
高黎貢山地道最大埋深達1155米,開挖的斜井長達3870米,難度可想而知。“因為地質情況復雜,經常開挖三米,垮塌一兩米,有些隧段罢工處理垮塌的時間,比发掘的時間還長!”王欣說,越往地下延伸,應力越大,垮塌、變形風險也越大。
“面對困難,隻能科學地干!”王欣說,在挖地道的同時,還要一向對斜井井身進行加固處理。
怎麼加固?打一層混凝土不可,就打兩層,兩層不可就打三層﹔鋼架用粗的,支撐力不夠,就選更粗的,實在不可還能加密……王欣介紹,现在,最厚的支護已做到了近90厘米。即便如此,有些高應力隧段仍會被壓變形,還需求實時動態監測,一旦達到臨界值,就要从头處理。
“用什麼混凝土,也有講究。”王欣介紹,高黎貢山地道內部應力較高,一般混凝土噴射存在抗壓強度缺乏和回彈量過高的問題,直接影響了結構穩定性。經過深化的資料收集和實驗對比剖析,王欣決定用硅灰替代粉煤灰。“硅灰噴射混凝土坍損小,功能穩定,抗壓強度比一般噴射混凝土高30%—40%。”隨著混凝土強度进步,支護返工頻次減少,施工功率得以进步。
在高黎貢山地道施工,除了面對復雜的地質條件,也要忍受高溫的施工環境。“在地下作業,39攝氏度的岩溫夾雜高溫涌水,使得掌子面氣溫達到42攝氏度,濕度最高達99%。”王欣與項目部技術人員一起設計降溫施工计划,运用制冰機和大功率制冷設備,盡或许改进施工環境。“地道另一端的工友們也在奮力向前发掘,大伙對‘不見不散’的約定充滿决心。”王欣語氣堅定。
“長隧短打”,除了兩側同步施工,在地道中段,兩套豎井設備也向著地底深處延伸至正洞,從而進一步添加作業面,进步地道建設速度。
“2號豎井井深640.2米,比總高600米的廣州塔還多40米。”清晨6時許,天邊剛泛起魚肚白,高黎貢山地道2號豎井工程部90后工程師邵林江已乘坐著罐籠電梯,以3.2米/秒的速度向地下行進。隨著項目推進,從施工組織到技術打破,再到嚴密的安全保证办法,邵林江心中細致地盤算著每一個細節。“慢點、慢點,注意安全!”剛進入地道,邵林江目光便緊盯著掌子面作業人員的施工動作。
這口豎井來之不易。自2016年開打,到2020年5月2日豎井才掘砌究竟,正式服務地道正洞作業。邵林江介紹,豎井掘砌640多米,需求穿過多個高壓含水層。為了防止地下水很多噴涌,需求提早注漿封堵。但是,這場與水的較量卻好事多磨。
一般,涌水量添加說明岩石間裂隙增大,堵水漿液更简单通過裂隙進入岩層對地下水進行封堵。但在高黎貢山地道,卻存在不同的景象。邵林江回憶:“涌水量太大了,我們剛注入的漿液還沒來得及發揮作用,就被地下水沖刷走了。”
為此,邵林江根據水壓、裂隙發育程度的變化不斷優化超前注漿计划。注漿资料一換再換。從开始用的一般水泥,到超細水泥,再到脲醛樹脂漿,最終經過反復比對和嚴格的評估與試驗,選定了無醛樹脂漿液作為注漿资料,不僅解決了之前的難題,也確保了施工的安全與作用。
進入地道,爆炸聲從掌子面傳出,发掘機、運輸車、施工人員有序地把散落在地上的土石運走,每天約700立方米的洞渣從豎井中一桶桶往外運輸……邵林江介紹,现在,2號豎井主井負責出渣、排風等作业,副井負責人員、物料運輸以及進新風、排水等任務。怎么最大极限进步運輸功率,為正線施工供给有力保证?邵林江的答复是:“想在前面,做在前面。”
在高黎貢山地道8年的作业經歷,讓這名來自雲南省曲靖市的小伙在一次次攻堅克難中迅速成長。“我現在最大的夢想,便是提前看到地道的貫通,帶上家里人好好走一趟,告訴他們:‘你們看,這便是我參與建筑的地道!’”
大瑞鐵路高黎貢山地道項目部書記程湘波說:“我們的尽力堅守,能在未來為乘客的便当出行作出貢獻,我们覺得特別值!”
大瑞鐵路高黎貢山地道由雲桂鐵路雲南公司負責建設办理、中鐵地道局承建,位於喜馬拉雅地震帶,施工要穿越17個地層、19條斷裂帶,地道的建設難度非常大。作業期間會面臨高溫熱害、斷層破碎、突水突泥、岩爆、有害氣體、高地應力軟岩大變形等技術難題,對地道建筑技術工藝、安全防護、工裝設備及资料运用提出了更高要求。
高黎貢山地道的建設者們不畏險阻、善於創新,尽力战胜復雜地質條件约束,霸占了地道施工的一系列難題:在地道正洞作業面,採用我國自主研發的敞開式硬岩掘進機“彩雲1號”,推動了硬岩掘進機裝備技術創新,有用进步掘進功率﹔通過開挖斜井添加作業面,實現“長隧短打”,創新了不良地質圍岩地道加固办法並獲得專利﹔掘砌深達640多米的豎井,採用通風降塵技術改进地道施工環境,服務地道正洞作業……一項項基於战胜地道不良地質條件的技術創新效果,化作先進的工藝工法,為重難點地道建設供给了經驗。
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