鏖戰“亂石”區
——濟南黃河隧道盾構掘進突破最難關口

來源:本站原創?作者:劉福昌?丁翔??時間:2020-08-11?【字體:??

隧道施工現場

雞鳴黃河岸,又到黎明時。

2020年8月8日,由十四局大盾構公司施工的國家新舊動能試點城市濟南的標志性工程黃河隧道,東線“泰山號”盾構機掘進至920環,成洞1840米。越過最低點逐漸開始向上爬坡,成功突破“亂石”區,孤石逐漸消失,盾構推進進入最安穩的區間,平均每天向前掘進12米,按照計劃再穩扎穩打2個月,隧道即可貫通,勝利在望。

“亂石”出擊打亂常規節奏

濟南黃河隧道,總投資60多億元,被譽為“萬里黃河第一隧”。隧道全長4760米,其中盾構段長2519.2米,隧道管片外徑15.2米,盾構機開挖直徑15.76米,設計為雙管雙層,上層為雙向6車道公路,下層為城市軌道交通,為目前世界上在建的最大直徑公軌合建盾構隧道,也是超大直徑盾構機首次穿越地上懸河。

地下工程,千變萬化。下一秒,下一米,不知道會發生什么。擔負隧道施工任務的十四局大盾構公司員工一直以來以“如臨深淵、如坐針氈、如履薄冰”的心態,兢兢業業耕耘在地下隧道。

根據地質報告,隧道穿越這條地上“懸河”主要為黏土地質,就是平常的膠泥,容易結塊,粘性很大,盾構機在掘進中容易造成刀盤結泥餅。如果加大推力,則刀盤升溫,甚至可能將泥餅燒至成磚。

所以,他們利用豐富的經驗,和設備制造方專門研制了加大沖刷力的盾構機應用在此工程。出乎意料的是,結泥餅現象沒有出現,反而是黃河底的“結石”令他們頭疼。

2020年4月份以來,盾構機從掘進460環開始遇到了麻煩,盾構機出現震動、異響,隨后停止運轉,經巡視和分析發現,竟然有一些石塊“躲”過了盾構機前端顎式破碎機的“嘴巴”,流入出槳管道,卡死泥漿泵,導致現場停工。

尤其第789環,工人取出58塊石頭,掘進2米用了26個小時,嚴重影響施工進展。

這些石塊質地堅硬,鈣質結核,強度為45兆帕,相當于高鐵橋墩混凝土的強度。最大的一塊有75厘米長,重達150斤,兩個人才能抬得動它。

這些亂石不知藏身何處,分布不均勻,隨時會被盾構機的刀盤“擾了美夢”,入了盾構機的吸口,便無處逃避,隨波逐流,卡住機器,令建設者防不勝防,十分惱火。

現場盾構經理董冰吩咐逐漸加大泥漿循環速度,達到每小時3200立方米,以加大泥漿攜帶渣土的能力,可是新的問題接踵而來。

石塊在管道中橫沖直撞,給管道以破壞性打擊:“10毫米厚鋼板卷成的管道被磨穿,出漿管到處漏漿,有大約1000米的區間可能漏出泥漿,泥巴流進成型隧道,弄得整條隧道臟兮兮的,不忍直視?!倍f。

接著,泥水處理場打來緊急電話,泥水循環處理系統被石塊、和滾雪球一樣的泥塊堵塞,泥水場運行受阻。

卡泵、穿管、堵塞,黃河隧道地下的亂石,不按常規出牌,令現場技術人員們疲于應付,甚至煩惱叢生。

“打怪”高手現身招招制勝

水來土掩,兵來將擋。十四局大盾構“游走”江湖十幾年,什么樣的風浪能阻擋他們的腳步?當一道道實際困難擺在他們面前時,大盾構的專家們應聲“殺到”,隧道內擺起了高手過招的“戰場”。

“泥漿泵前面加裝采石箱!”盾構經理賓錫午擅長設備優化,由他帶領專業隊伍給盾構機做“手術”,把石頭阻擋在泥漿泵前面,一招祭出,贏得滿堂彩。

采石箱采用兩路設計,一路堆滿石頭,關閉閥門取石,另一路管道暢通,循環使用,盾構機不用停機。

在常壓下開箱取石,比在盾構機前艙高壓下取石效果更好。因為前艙壓力達到了5個大氣壓,人工取石效率低,風險大。

“換個角度想絕招!”盾構經理李海振是兩建長江隧道的業內權威,他打出了一副將管道改裝應用的“組合拳”法,也是落地有聲。

首先,將10米長的出槳管道旋轉180度使用,或使用加大壁厚的成型管道,由于重力原因,給石頭磨下面再磨另一半。其次,進槳管和出槳管路互換,在管道接口加上一個彎頭,換道行車,進泥水場前再加一處彎頭各歸各路。接著,立即找準磨損規律,在容易磨壞管道的位置,打“補丁”精準焊接鋼板。

這一連串的動作,讓董冰領教了大盾構專家的“厲害”。他安排3名電焊工焊接加固管道,雖然每天和泥水、汗水、油水打交道,天天像泥猴一樣在隧道里面“打滾”,但心里逐漸變得踏實,以前感覺又臟又累風險又大的工作,如今回望已經成型靚麗清潔的隧道,感覺非常欣慰和自豪,他說:“以后有機會等隧道通車了,一定要來隧道多走幾趟!”言語之中,充滿豪情。

更為欣喜的是,西線隧道掘進中即將達到結石區,這些措施在盾構機和管道上都已成功應用。他們再也不會遇到東線隧道遇到的困擾。

根據計劃,濟南黃河隧道工程將于2021年完工通車,建成后將打破黃河天塹對濟南城市南北方向發展的制約,大大加強濟南北部新城與主城區聯系, 實現新城城市綜合功能提升,加速濟南從“大明湖時代”邁向“黃河時代”。

董冰(左)和伙伴們測量記錄孤石情況

技術人員指導工人在泥漿泵前面安裝采石箱

焊工抓緊焊接加固泥漿管道防止被石塊磨穿漏漿

成型隧道

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