技精于道通達(dá)巴陜——四川米倉(cāng)山隧道品質(zhì)工程建設(shè)紀(jì)實(shí)
2017-03-01
朱靜技精于道通達(dá)巴陜
——四川米倉(cāng)山隧道品質(zhì)工程建設(shè)紀(jì)實(shí)2210公路http://www.zgjtb.com/gonglu/img/attachement/jpg/site2/20170301/9c4e36c978881a207cc604.jpg/enpproperty-->
本網(wǎng)訊“天開(kāi)靈奇，路開(kāi)一線?！薄胺饺搜匕蜕铰罚瘲Ｌ焯菪攀雇?。”關(guān)于古道之險(xiǎn)，文人墨客向來(lái)不吝筆墨。詩(shī)中所述，正是上通秦隴，下達(dá)蜀川的“米倉(cāng)古道”。驅(qū)車(chē)沿101省道巴中段向東攀行約40公里，山林間云霧繚繞，寒意漸濃，行至海拔2000多米的米倉(cāng)山深處，才依稀可見(jiàn)米倉(cāng)山隧道中部豎井工程施工點(diǎn)。
早春二月，米倉(cāng)山上的冬雪還未消融，隧道里，卻已是熱火朝天的建設(shè)場(chǎng)面。
建設(shè)中的四川米倉(cāng)山超特長(zhǎng)隧道（簡(jiǎn)稱(chēng)“米倉(cāng)山隧道”），是陜西漢中至四川巴中段高速公路的重點(diǎn)控制性工程，13.8千米的長(zhǎng)度位列國(guó)內(nèi)在建高速公路隧道第一；直徑9米，深430米的豎井，深度位列國(guó)內(nèi)在建高速公路隧道第一，相當(dāng)于從隧道中部山頂向地下挖建一棟約130層的高樓，同時(shí)與主洞連通，以保證隧道通風(fēng)和運(yùn)行。由于隧道過(guò)長(zhǎng)且要穿越砂泥石巖、巖溶等復(fù)雜地質(zhì)，施工難度全國(guó)罕見(jiàn)。
“重重困難并沒(méi)有影響米倉(cāng)山隧道建設(shè)者打造品質(zhì)示范工程的信心?！彼拇ò完兏咚俟酚邢挢?zé)任公司（簡(jiǎn)稱(chēng)“巴陜公司”）董事長(zhǎng)陳緒文說(shuō)，項(xiàng)目建設(shè)伊始，四川省交通運(yùn)輸廳、四川省交通投資集團(tuán)有限公司、四川省高速公路建設(shè)開(kāi)發(fā)總公司曾多次至施工一線，鼓勵(lì)員工踐行“工匠精神”，在技術(shù)上求精，在思維上求新。
施工過(guò)程中，巴陜公司針對(duì)米倉(cāng)山隧道的特點(diǎn)與難點(diǎn)，提出了“兼顧耐久、創(chuàng)新發(fā)展、安全節(jié)能、智能人性”的建設(shè)理念，安全管理上凸顯人性，標(biāo)準(zhǔn)化施工上嚴(yán)于規(guī)范，智能化管理上倡導(dǎo)綠色節(jié)能、科技創(chuàng)新上勇于突破。
目前，在全體建設(shè)者的辛勤耕耘下，隧道完成掘進(jìn)約9公里，豎井掘進(jìn)150余米，4座斜井全部完成，在安全管理、新工藝和新工法應(yīng)用、節(jié)能減排、智能化建設(shè)等方面均取得階段性進(jìn)展和成果，并啟動(dòng)超特長(zhǎng)公路隧道行車(chē)運(yùn)營(yíng)三維模擬仿真系統(tǒng)等重大課題研究。
柔性防護(hù)網(wǎng)解決“米倉(cāng)山式”巖爆
2014年1月開(kāi)工以來(lái)，較為頻發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害成為影響米倉(cāng)山隧道施工的攔路虎。
米倉(cāng)山隧道施工區(qū)域地處高山峽谷區(qū)，同時(shí)也是大型滑坡和地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的紅層地貌區(qū)域。2015年6月28日發(fā)生的特大洪水泥石流災(zāi)害，將位于半山腰的隧道洞口、項(xiàng)目經(jīng)理部、拌和站全部摧毀，進(jìn)出便道、沿線省道中斷達(dá)一周，項(xiàng)目直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)7000余萬(wàn)元。
“項(xiàng)目部管理人員、施工作業(yè)人員約500余人，深夜冒雨在叢林中輾轉(zhuǎn)了一天，才脫離危險(xiǎn)。所幸泥石流爆發(fā)時(shí)值白天，不然后果不堪設(shè)想。”談起地質(zhì)災(zāi)害，建設(shè)者們?nèi)孕挠杏嗉隆?br />
除了特殊地形地質(zhì)引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害，米倉(cāng)山隧道施工過(guò)程中，瓦斯、有毒有害氣體、涌水突泥、巖爆等問(wèn)題極為突出，常常被項(xiàng)目人員稱(chēng)之為“米倉(cāng)山式問(wèn)題”。
面對(duì)“米倉(cāng)山式問(wèn)題”，米倉(cāng)山隧道建設(shè)者及時(shí)組織技術(shù)骨干研討，集思廣益尋求施工解決方案，制定措施，定期開(kāi)展安全防護(hù)知識(shí)培訓(xùn)，給全體建設(shè)者吃上一顆“定心丸”。
在瓦斯施工段，為最大限度減小半生硫化氫氣體對(duì)作業(yè)人員的身體危害，米倉(cāng)山隧道項(xiàng)目采取全方位、全過(guò)程、全要素的監(jiān)控保障、防護(hù)措施，在全洞身范圍內(nèi)安設(shè)自動(dòng)報(bào)警裝置，輔助開(kāi)挖爆破后的人工監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)有險(xiǎn)必報(bào)、有災(zāi)必避、有難必除。
隧道開(kāi)挖形成洞室后，由于能量急劇釋放，大小巖塊彈射、噴射形成巖爆，米倉(cāng)山隧道深處高達(dá)170兆帕的巖石強(qiáng)度無(wú)疑是個(gè)高能“炸彈”，且多次造成施工設(shè)備損壞，現(xiàn)場(chǎng)施工人員只能靠穿防彈背心等方式被動(dòng)避災(zāi)。
面對(duì)難度系數(shù)更大的“米倉(cāng)山式問(wèn)題”，項(xiàng)目部邀請(qǐng)了多名國(guó)內(nèi)專(zhuān)家聯(lián)合“會(huì)診”，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、技術(shù)論證等手段，開(kāi)創(chuàng)性提出了巖爆柔性防護(hù)網(wǎng)手段，大幅提高了工人現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的安全系數(shù)和工作效率。
作為四川省隧道作業(yè)示范工點(diǎn)，在員工職業(yè)健康防治領(lǐng)域，米倉(cāng)山隧道項(xiàng)目也走在了行業(yè)前列。
2015年10月，米倉(cāng)山隧道項(xiàng)目聯(lián)合四川省安監(jiān)局引入職工健康評(píng)價(jià)，規(guī)范矽肺病體檢、評(píng)估、公示、驗(yàn)收等程序，為每一位職工建立個(gè)人體檢信息檔案，并定期體檢，實(shí)現(xiàn)多發(fā)性職業(yè)疾病的提前預(yù)防。
米倉(cāng)山隧道項(xiàng)目堅(jiān)持以人為本，不斷為安全管理融入溫暖的人文關(guān)懷。淘汰傳統(tǒng)鋼制管道逃生通道，推行使用新型可移動(dòng)式逃生通道，將拼接起45米長(zhǎng)的逃生通道隨掌子面掘進(jìn)布置。據(jù)米倉(cāng)山隧道項(xiàng)目經(jīng)理張睿介紹，逃生通道拼接方便、強(qiáng)度可靠，在工人作業(yè)區(qū)段搭建了一條有保障的生命通道，一旦發(fā)生塌方，工人可順利逃生。同時(shí)，按照《隧道施工安全九條規(guī)定》要求，秉承“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”原則，項(xiàng)目更換了一批新型設(shè)備，沿洞每50米設(shè)置一道噴淋系統(tǒng)、掌子面附近設(shè)置自感應(yīng)降塵噴霧炮車(chē)，大力改善了洞內(nèi)施工環(huán)境。
全數(shù)字化系統(tǒng)一屏掌控人材機(jī)
走進(jìn)米倉(cāng)山隧道項(xiàng)目施工監(jiān)控中心，只見(jiàn)技術(shù)人員手持對(duì)講機(jī)，來(lái)回穿梭于一張碩大的數(shù)字化控制大屏前。電子屏幕上跳動(dòng)的工序、進(jìn)度、能耗、材料等量化信息分類(lèi)清晰、一目了然，技術(shù)管理人員可隨時(shí)監(jiān)測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)前的工序、作業(yè)人數(shù)、工人位置以及作業(yè)時(shí)間，進(jìn)行實(shí)時(shí)指揮。
“關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)性施工，智能化設(shè)備準(zhǔn)確及時(shí)的調(diào)控，實(shí)現(xiàn)人工、材料、機(jī)械三要素的最優(yōu)配合，融合了高效率、高質(zhì)量、低成本的利好，詮釋了品質(zhì)工程的內(nèi)在需求?！泵讉}(cāng)山隧道項(xiàng)目總工程師江俊杰告訴記者，依托互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、BIM等先進(jìn)技術(shù)，打造全數(shù)字化隧道施工平臺(tái)，視頻系統(tǒng)與信息化管理上要求全覆蓋、全天候、分類(lèi)別、有重點(diǎn)，可隨時(shí)動(dòng)態(tài)掌握掌子面作業(yè)人數(shù)、風(fēng)量、作業(yè)時(shí)間、含氧量及有害氣體分布等關(guān)鍵信息。在工序銜接、洞內(nèi)設(shè)備遠(yuǎn)程啟動(dòng)、人員設(shè)備調(diào)配上摳細(xì)節(jié)，深入挖掘班組協(xié)調(diào)配合效率、設(shè)備節(jié)能運(yùn)轉(zhuǎn)空間，各班組手持終端提前知曉進(jìn)洞時(shí)間、進(jìn)洞事項(xiàng)，管理者可及時(shí)調(diào)配資源，遠(yuǎn)程控制設(shè)備，將洞外傳統(tǒng)電話溝通方式變?yōu)槎磧?nèi)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)聯(lián)絡(luò)方式，最大限度提升效率、進(jìn)度、節(jié)約施工成本。
與此同時(shí)，智能化用在洞口管理方面效果也很突出。在隧道洞口，進(jìn)出人車(chē)需分別在分流門(mén)禁設(shè)備兩側(cè)刷卡后，才可通行。同時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)留存人車(chē)信息，識(shí)別洞內(nèi)作業(yè)人員、車(chē)輛的類(lèi)別、位置、數(shù)量，并及時(shí)反饋到監(jiān)控控制中心，對(duì)于違規(guī)操作的工作人員，進(jìn)行通報(bào)批評(píng)?！八⒖ㄟM(jìn)出，剛開(kāi)始有些嫌麻煩，時(shí)間長(zhǎng)了，工人也發(fā)現(xiàn)了好處，人車(chē)各行其道，既減少了安全隱患，也方便了監(jiān)管?！苯〗苷f(shuō)。
走出監(jiān)控室，途經(jīng)基坑作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，記者看到，幾臺(tái)挖掘機(jī)前后排列，向一輛卡車(chē)?yán)飪A倒棄渣?！斑@些棄渣是要運(yùn)往哪里”江俊杰告訴記者，棄渣將被運(yùn)往填平關(guān)壩場(chǎng)鎮(zhèn)附近用于當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)。
據(jù)測(cè)算，米倉(cāng)山隧道棄渣總計(jì)有300多萬(wàn)方，放在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)操場(chǎng)可以堆200多米高，如何在光霧山核心風(fēng)景區(qū)和生態(tài)環(huán)境極為脆弱的高山峽谷區(qū)消化棄渣，不破壞生態(tài)環(huán)境，確保運(yùn)營(yíng)期不發(fā)生渣體失穩(wěn)重大災(zāi)害事故，曾一度成為項(xiàng)目面臨的重大難題。
項(xiàng)目部結(jié)合自身實(shí)際和地方景區(qū)開(kāi)發(fā)、旅游集鎮(zhèn)建設(shè)需求，積極謀劃、提前部署，最大限度開(kāi)展部分渣體回填，自給自足項(xiàng)目建設(shè)，節(jié)約資金成本；主動(dòng)尋找地方單位協(xié)助，將廢棄渣土轉(zhuǎn)化為開(kāi)發(fā)區(qū)、集鎮(zhèn)等區(qū)域爭(zhēng)相使用的“寶貝”。
棄渣再利用，不但解決了項(xiàng)目的環(huán)保煩惱，還節(jié)約了項(xiàng)目、景區(qū)、集鎮(zhèn)三方的費(fèi)用支出。三方共贏，實(shí)現(xiàn)了最小程度破壞、最大限度恢復(fù)、最大可能利用，推動(dòng)了米倉(cāng)山隧道工程建設(shè)及地方可持續(xù)發(fā)展。
超深豎井作業(yè)新工法提高工率近5倍
“如果說(shuō)過(guò)硬的技術(shù)是工程質(zhì)量的保障，技術(shù)創(chuàng)新則是提升品質(zhì)工程的核心力量?！卑完児靖笨偨?jīng)理韓瑀萱說(shuō)。
全長(zhǎng)13.8公里的超特長(zhǎng)隧道，如何跟上時(shí)代步伐、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)、體現(xiàn)大國(guó)水平建設(shè)者們通過(guò)開(kāi)拓思維、創(chuàng)新“四新技術(shù)”應(yīng)用給出了答案。
建設(shè)伊始，項(xiàng)目集中對(duì)全國(guó)10公里以上在建、建成的公路隧道以及其他行業(yè)地下工程組織科研院所、專(zhuān)家開(kāi)展調(diào)研，歷經(jīng)8省9個(gè)項(xiàng)目，并多次參加國(guó)內(nèi)的各專(zhuān)業(yè)學(xué)會(huì)、研討會(huì)和技術(shù)交流會(huì)，通過(guò)組織專(zhuān)題論證和全面總結(jié)，一個(gè)一個(gè)技術(shù)難題迎刃而解。
“項(xiàng)目首先在豎井施工工藝上實(shí)現(xiàn)了突破，并開(kāi)展了公路隧道超深豎井施工工法與安全控制體系專(zhuān)項(xiàng)研究?！庇浾吡私獾剑讉}(cāng)山隧道豎井深達(dá)430余米，地下風(fēng)機(jī)房聯(lián)絡(luò)風(fēng)道就達(dá)1公里多，受地形限制，整個(gè)豎井施工僅限于從上至下的全斷面法施工，安全壓力一直徘徊在國(guó)內(nèi)在建隧道項(xiàng)目的前列。
按照傳統(tǒng)“開(kāi)挖—初支—二襯”流水作業(yè)方式，弊端在于，作業(yè)周期長(zhǎng)、涉及人力多，越往深處，掘進(jìn)速度越慢且無(wú)法保證施工安全。豎井挖掘保守估計(jì)需一年半時(shí)間，甚至落后于主洞的打通時(shí)間，嚴(yán)重影響施工進(jìn)展。
為了保證高效推進(jìn)施工，米倉(cāng)山隧道豎井工程充分借鑒煤炭行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，在工法、設(shè)備上進(jìn)行優(yōu)化。首次采用單層模筑砼襯砌和短段掘砌混合作業(yè)，取代傳統(tǒng)工法的復(fù)合式襯砌與長(zhǎng)段單行作業(yè)掘砌方式，利用洞壁本身的縱向摩阻力及時(shí)施作砼襯砌，保障了施工安全與進(jìn)度。目前，米倉(cāng)山隧道豎井每日挖掘效率提高了近5倍，掘進(jìn)至150米深，預(yù)計(jì)半年內(nèi)可全部完成。
技術(shù)攻關(guān)不止于此。項(xiàng)目首次采用柔性防護(hù)網(wǎng)防硬巖巖爆，有效提高了時(shí)效性、安全性與經(jīng)濟(jì)性。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、專(zhuān)家論證，此新型工法已得到設(shè)計(jì)單位認(rèn)可采納，并取得國(guó)家專(zhuān)利，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)隧道施工巖爆防護(hù)技術(shù)空白。
該工法突破現(xiàn)有設(shè)計(jì)規(guī)范，變被動(dòng)防護(hù)為主動(dòng)防護(hù)，在開(kāi)挖過(guò)后高度儲(chǔ)能的“炸彈”表面快速敷設(shè)一層特殊鋼絞線制成的柔性防護(hù)網(wǎng)系統(tǒng)，利用錨桿、網(wǎng)體、巖體三者的力學(xué)轉(zhuǎn)移，將能量在巖體內(nèi)約束緩慢釋放，“以柔克剛”拔除“炸彈”引信，取消“以剛制強(qiáng)”的格柵鋼架、工字鋼等傳統(tǒng)防治方式，在掌子面附近30—50米范圍內(nèi)變傳統(tǒng)流水作業(yè)方式為平行作業(yè)方式，掘進(jìn)效率提升約30%。
新型設(shè)備使用方面，項(xiàng)目從細(xì)部、小處著眼，嚴(yán)格要求、鼓勵(lì)創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)了自行走作業(yè)臺(tái)車(chē)、分體式液壓二襯臺(tái)車(chē)、中心水溝預(yù)制臺(tái)車(chē)設(shè)備，并獲取相關(guān)專(zhuān)利。
其中，自行走作業(yè)臺(tái)車(chē)通過(guò)自制車(chē)輪規(guī)避了傳統(tǒng)作業(yè)臺(tái)車(chē)移動(dòng)不便的弊端，取消以往臺(tái)車(chē)兩端的斜撐，有效增大臺(tái)車(chē)下方空間，降低通行施工車(chē)輛刮擦臺(tái)車(chē)導(dǎo)致高空墜落事故發(fā)生率；分離式二襯臺(tái)車(chē)將普通段與加寬帶臺(tái)車(chē)二合一，解決了以往施工臺(tái)車(chē)轉(zhuǎn)場(chǎng)拼裝的技術(shù)難題，將臺(tái)車(chē)主桁架分成兩塊，設(shè)置可轉(zhuǎn)向移動(dòng)裝置，縱向、橫向移動(dòng)更加便捷；中心水溝預(yù)制臺(tái)車(chē)隨隧道掘進(jìn)預(yù)制蓋板，避免以往洞內(nèi)隨地預(yù)制二次搬運(yùn)環(huán)節(jié)，自帶附著式振搗可充分保障質(zhì)量，減少缺邊掉角質(zhì)量問(wèn)題。
新材料使用方面，米倉(cāng)山隧道施工方從隧道施工模板入手，高標(biāo)準(zhǔn)、高起點(diǎn)全部采用高強(qiáng)輕質(zhì)塑料模板，根據(jù)不同施工部位定制，較傳統(tǒng)鋼模板具有組裝快捷、搬運(yùn)方便、減少變形的優(yōu)點(diǎn)，洞內(nèi)水溝、檢查井等部位一次成型，誤差孝外形美觀。
三維模擬仿真系統(tǒng)探索前瞻性技術(shù)
技術(shù)創(chuàng)新研究是工程建設(shè)的源動(dòng)力，離開(kāi)創(chuàng)新，品質(zhì)工程建設(shè)就是無(wú)源之水，企業(yè)也就少了發(fā)展的后勁。
依托米倉(cāng)山隧道施工平臺(tái)，近年來(lái)，巴陜公司在業(yè)主單位的組織下，聯(lián)合設(shè)計(jì)、科研院所在全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)展了超特長(zhǎng)公路隧道運(yùn)營(yíng)管理及關(guān)鍵技術(shù)的調(diào)研工作。
經(jīng)調(diào)研，目前超特長(zhǎng)公路隧道運(yùn)營(yíng)中的應(yīng)急管理、災(zāi)害救援在國(guó)內(nèi)沒(méi)有形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，管理方均是憑經(jīng)驗(yàn)判斷操作，管護(hù)人員水平較低。
結(jié)合全國(guó)調(diào)研情況，巴陜公司有針對(duì)性和前瞻性的提出了應(yīng)用于高速公路隧道運(yùn)營(yíng)管理的三維模擬仿真系統(tǒng)研發(fā)。通過(guò)高度集成隧道模型、通風(fēng)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、通車(chē)環(huán)境、信號(hào)系統(tǒng)，通過(guò)三維視頻高度仿真展現(xiàn)隧道內(nèi)各要素運(yùn)行情況，并植入符合實(shí)際的功能性指標(biāo)，將運(yùn)營(yíng)管理程序標(biāo)準(zhǔn)化、應(yīng)急救援方案三維可視化，用于隧道運(yùn)營(yíng)管理人員的教育培訓(xùn)，加強(qiáng)防災(zāi)救災(zāi)能力，全面提高應(yīng)急處置能力。
據(jù)了解，巴陜公司已于2016年啟動(dòng)該技術(shù)研發(fā)。按照公司設(shè)想，系統(tǒng)投入使用后將利用系統(tǒng)對(duì)隧道駕駛遇險(xiǎn)急救知識(shí)進(jìn)行普及，成熟后如可納入全國(guó)駕駛員水平考試，將產(chǎn)生重要的社會(huì)價(jià)值。
與此同時(shí)，節(jié)能燈具、智能控制技術(shù)研發(fā)也被列入了巴陜公司的研發(fā)計(jì)劃。該技術(shù)意在通過(guò)單燈布設(shè)、組合分段無(wú)極調(diào)節(jié)與洞內(nèi)外環(huán)境、時(shí)段、車(chē)流量高度匹配，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，取代傳統(tǒng)機(jī)械分段調(diào)光、人為調(diào)光模式，最大限度節(jié)約能源，減少碳排放。初步估計(jì)系統(tǒng)投用后可節(jié)省用電30%。
考慮到國(guó)內(nèi)司乘人員對(duì)隧道內(nèi)行車(chē)安全性與舒適性的關(guān)注，建設(shè)者通過(guò)大量的調(diào)研，充分吸取國(guó)內(nèi)超特長(zhǎng)隧道的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，提出長(zhǎng)洞變短洞施工設(shè)想，將米倉(cāng)山超特長(zhǎng)隧道分為4段，分別布置洞身裝飾方案，減少司乘人員行車(chē)時(shí)的疲勞感、壓迫感。
“技術(shù)探索、永無(wú)止境，將米倉(cāng)山隧道建設(shè)成為品質(zhì)工程也包涵著一份社會(huì)責(zé)任。下一步，米倉(cāng)山隧道項(xiàng)目會(huì)緊跟國(guó)內(nèi)先進(jìn)、把準(zhǔn)國(guó)際趨勢(shì)，以打造安全舒適超特長(zhǎng)公路隧道為基礎(chǔ)目標(biāo)，在智能化運(yùn)營(yíng)、人性化管理上進(jìn)一步突破，在2018年年底實(shí)現(xiàn)米倉(cāng)山超特長(zhǎng)隧道通車(chē)，為四川省交通發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量?！标惥w文表示。
