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穿越37条地质断层 包家山隧道建设纪实

  即将于5月底建成通车的小河至安康高速公路上的重点控制工程 ――包家山隧道,目前正在进行紧张的衬砌。在这条隧道的施工中,建设者战胜了8次特大涌水,146次涌水、涌泥,168次大小塌方。
  58.2公里的小康高速是国家高速公路包茂线西安以南路段的组成部分,桥隧比例高达75%,其中的包家山隧道长度在国内排名第三,仅次于秦岭终南山公路隧道和宝天高速大坪里隧道。该隧道穿越地质断层37条、大型褶皱带3处,穿越水文地质涌水段25处,是名副其实的“地质灾害库”,其施工难度堪比西藏的墨脱公路。从2006年4月开工,频繁的涌水、涌泥、涌砂一直是困扰工程进度的主要难题。
  包家山隧道周围有3条河流,汛期水势汹涌,引发了隧道中的大量涌水。2008年8月中旬,11标3号斜井的最大涌水量达到每小时2000立方米,差点淹没了正洞,耽误工期一个月。隧道施工涌水并不少见,但包家山隧道涌水却与众不同:综合坡度36.7度的斜井使涌水不能自然、及时排出。而且由于当时相邻标段都未打到分界点,11标的所有涌水都要通过斜井多级抽排才能排出洞外。
  省交通建设集团和小康项目建设管理处多次邀请中国工程院院士王梦恕、梁文灏与国内有关专家“把脉”包家山隧道,就隧址区地下地质结构和涌水成因及斜、竖井防排水措施等进行了广泛讨论研究。他们针对不同类型的涌水、涌泥砂,堵疏结合、分而治之。对已经开挖但没有进行二衬的隧道涌水,用注浆的方式将其堵住。对做过二衬的边角、侧面检查井的隧道涌水、涌泥砂,进行综合治理:在隧道的车行横道中修建了三处860延米的沉砂池。沉砂池利用隧道纵坡将各处涌水、涌泥砂汇集至此自然沉淀。沉淀后的清水流入主洞中心排水沟,泥砂则要定期清理外运。同时通过深孔钻机将隧道顶部大量明水涌泥引至沉砂池,再对涌水处进行注浆处理;采用横向盲沟对少量地板涌水进行水压释放,将水引至中央排水沟,防止其顶破地面。
  包家山隧道的岩性以片岩、千枚岩等古生界浅变质岩为主,其中四级以上软围岩接近60%,每天的施工进度只有2至3米。然而,论证批复工期60个月,包家山隧道的施工却只用了34个月。比起工期为72 个月的秦岭终南山隧道、42个月的湖南雪峰山隧道、48个月的四川泥巴山隧道,包家山隧道打破了国内同类型地质条件施工进度的记录。
  据介绍,3号斜井利用有轨运输承担了正洞4.1公里的施工任务,开辟了很大工作面,抢到了工期。其实筑路史上,不乏利用斜井承担正洞施工的例子,但都不过短短几百米,像包家山隧道斜井这样承担如此大的施工任务,还是首例。并且,在综合考虑了性价比、施工、后期运营、通风等各方因素后,建设者对3个斜井断面进行了优化。原设计半径为3.5米的断面,优化后增至4.55米,既满足了运输要求,又提高了通风能力,加快了施工进度。优化后的3个斜井共承担了正洞 6.6公里的施工任务。据悉,4.55米的斜井半径,为专家和业界认可,后期开工的国内同类隧道纷纷效仿。
  运输方式的创新也大大提高了工作效率。3号斜井出渣在国内公路隧道首次采用了“无轨变有轨”的运输形式,经历两次转换,三次运输,先通过无轨运输将岩渣运送到斜井井底的矿车,再通过有轨运输传送到斜井井口自动翻渣,最后通过无轨运输送到弃渣场,提高了出渣工效,加快了隧道掘进的施工进度。
  小康管理处在各施工现场布设了救生圈、救生衣、气垫船、钢筋梯、灭火器、高音喇叭等安全生产器材;隧道各处施工洞口设立了指纹识别系统,将安全生产管理纳入程序化;利用互联网技术将现场施工纳入远程监控。这些安全管理举措都属于国内隧道施工首创。对3 号斜井的有轨运输,他们确定了专人长期维修,定期更换出渣矿车缆绳,并增加了一条10千瓦的高压电线,确保供电充足,涌水能及时排出。穿越37条地质断层,注定了包家山隧道的建设举步维艰,建设者们经历的涌水、涌泥、大小塌方事件共计322次。最终,他们以高度的管理智慧,创造了零伤亡的施工记录。(通讯员 白秋薇)

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