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克难攻坚铸丰碑
——写在山西大水网东山供水工程TBM4标隧洞贯通之际
 
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2020-01-09

  □记者 魏永平 通讯员 孙建红

  2019年12月23日,只是历史长河中的一瞬,但对山西大水网东山供水工程TBM4标的建设者来说,却是值得大书特书的日子。历经2500多个日日夜夜的施工建设,大水网东山供水工程施工11标9#输水隧洞TBM掘进机破石而出,到达拆机洞,圆满实现该标段全线贯通,实现了海河流域成功牵手汾河流域,具备了跨流域引调水条件。

  山西东山供水工程是“山西大水网”重要骨干工程之一,是山西省“十二五”期间为提高全省水资源配置能力而重点建设的互联互通工程。该工程涉及长治市、晋中市两市八县,管洞线总长255公里,主要引水水源为清漳河流域的二期水源、石匣水库及浊漳河流域的关河水库、云竹水库,属跨区域、跨流域、多水源联合引调水工程。

  由山西省水利建筑工程局有限公司(简称:山西水工)中标承建11标9#输水隧洞TBM4标为该工程关键线路上的重要标段,TBM4标项目隧洞掘进总长15.46km,纵坡比1/2700,开挖洞径4.16m,成型洞径3.4m,采用双护盾硬岩掘进机(TBM)施工,六棱形C45预制钢筋混凝土管片衬砌。TBM4标施工洞段是东山供水工程全线地质条件最为复杂,施工难度最大的洞段,地跨祁县和武乡县,穿越四县垴省级自然保护区,平均埋深300m,最大埋深超过600m。

  TBM4标项目部自2013年3月进驻工地后,用最短时间完成了临建、钻爆法施工段以及TBM工业广场的开挖。2014年在TBM设备比合同约定时间延迟8个月到场的情况下,仅用3个月时间就将TBM组装、调试、滑行到位,于2014年9月10日正式开始掘进。大水网东山供水工程TBM4标段项目经理杨建生告诉记者,“起初在围岩较好的情况下,曾创造了月进尺865.4米、日进尺42.2米的好成绩”。

  掘进过程中,因地质条件复杂多变,出现大小断层26个,富水层长达600米。先期遇到因TBM设备液压调向系统存在缺陷而导致“三进两退”,中期穿越东鱼沟卵石混合土层出现严重塌方,行至F14断层遭遇长时间卡机,后期经历数次突发涌水等各种难以预见和掌控的事件,使TBM掘进屡屡受阻,岩石结构松散,易崩解,坍塌、突泥、涌水等地质灾害频发的“卡脖子”工程,严重影响了施工正常掘进,项目部全体职工经受了空前的考验。

  在环境狭小、作业环境恶劣的条件下,面对复杂地质问题、罕见的技术难题、隧洞施工艰难掘进等施工障碍,项目部全体工程建设者发扬敢打敢拼、甘于奉献的水工精神,以大无畏的拼搏精神和严谨的科学态度,闯过了一道道难关,啃下了一个又一个硬骨头,攻克了TBM在各种不良地质条件下的施工技术难题,夺取了一个个胜利。

  2017年3月28日,当TBM掘进至F14地质断层时,遭遇了最严重的围岩卡机事件。该断层围岩破碎,节理裂隙发育,围岩挤压变形收敛加快,将整个主机全部抱死,TBM无法掘进。

  TBM卡机事件发生后,因该断层地质构造复杂,远超预判,为国内罕见,没有可供借鉴的经验。上至主管部门,下到工程管理单位的领导对卡机事件高度重视,省水利厅领导第一时间深入一线进行现场研究对策,项目部立即启动卡机应急预案,建立了卡机脱困小组,及时与业主、监理部、EPC总承包先后召开多次应急处置专题会,并邀请国内技术专家到施工现场研究论证脱困施工方案,最终决定采取人工扩挖护盾周边围岩、释放地应力方案,实现脱困。

  在扩挖过程中,施工项目部领导轮流带班,工队长率先垂范,60余人第一时间投入到抢险脱困工作中,工人们冒着护盾外侧与坍塌围岩间空间狭窄、顶部围岩随时坍塌的风险,24小时轮班不停地对护盾两侧及顶部进行扩挖导洞人工作业,用风镐凿碎围岩、人工将凿下的石渣装入编织袋然后接力送出护盾,一点一点的将卡住护盾的围岩凿除。作业空间内温度高、湿度大、粉尘多,勉强可以容纳一个人,弯腰坚持20分钟已是极限,狭窄施工空间内的高温、高热、高浓度的岩粉和高强度的劳作和让灰尘沾满了工人的脸庞、汗水湿透了衣襟。即便汗流浃背、呼吸困难、手脚发软,但没有一个工人叫苦、没有一个师傅退缩,没有一个同志喊累。坚毅的眼神诠释了什么是水工人的忠诚,充分彰显出新时代水利行业精神。如此鏖战历时116天,先后经历7次“卡机、扩挖、掘进”的重复作业,最终在2017年7月21日通过了80m长的断层破碎带,实现了成功脱困。

  进入2018年到TBM掘进后期,掌子面先后出现涌水量约360m3/h、250 m3/h 、600m3/h等大的突发涌水事件,因涌水导致掘进数度中断,累计停机105工日。受隧洞断面较小限制,期间虽采取增加排水设施、洞壁灌浆堵水等措施,但沿线涌水总量仅能从1700 m3/h降低至1350m3/h,致使连接桥处水深67cm,后配套台车淹没高度5~10cm,6km处错车平台上游水深75cm,双轨段道轨淹没高度15cm。火车通过时,水位增高30~50cm。

  2018年2月以后,TBM一直处在洞内积水水位较高状态下掘进,机械故障频发、伸缩护盾漏渣严重、顶管片安装困难、高压跳闸故障频发、台车淤积严重,导致月进尺只有100~150m ,TBM只能艰难地缓慢步进。

  杨建生介绍,受洞径尺寸、变压器机组容量影响,当时洞内的排水设备以达到极限,无法再增加新的排水管路。项目部针对出水量大的洞段,邀请行业内专业的施工队伍,采用先进工艺进行专门的堵水灌浆,采取排堵结合的方法,最终使得洞内出水量有所减少,TBM可以缓慢掘进前行。

  从2014年7月24日进洞至隧洞贯通,整整1976天, 山西水工全体建设者克服重重困难,在先后 10多次处理卡机脱困过程中,逐一攻克了东鱼沟砂卵石层地质、F14断层卡机及洞内大量涌水等重大技术难题,闯过一道道难关,创造出了一个个奇迹,实现了TBM4标施工洞顺利贯通。隧道施工“零伤亡”、贯通“零偏差”,山西水工人实现了当初的承诺,在山西水利工程隧道建设史上树起了一座巍峨的丰碑。

  看着经过他们6年多奋战的不朽杰作,印记着广大职工集体智慧的成就。杨建生告诉记者:“就是这支队伍,顶着如山的压力,完成了几乎不可能完成的任务。TBM施工掘进总里程已突破200km,创造了太多的“之最”,可以说打破很多历史纪录,我们这是名副其实的自我超越。”

  当欢呼的人群散去,机械的轰鸣立即代替了人声的鼎沸,挖掘机、装载机、出渣车各就各位,山西水工人正在紧紧瞄准2020年底实现通水这个目标,鼓足干劲、再接再厉,继续进行,朝着最后的胜利加速冲刺!

  来源:中国水利网站 2020年1月9日

魏永平 孙建红
责任编辑:李旸
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