山西大水网东山供水工程TBM4标隧洞贯通

一洞连通海河汾河两流域
  
中国水利报 2020年01月14日 第4529期

□ 本报记者 魏永平 通讯员 孙建红

  2019年12月23日,对山西大水网东山供水工程TBM4标的建设者来说,是个值得纪念的日子。历经2500多天施工,大水网东山供水工程施工11标9号输水隧洞TBM掘进机破石而出,到达拆机洞,实现该标段全线贯通,具备了跨流域引调水条件,海河流域从此牵手汾河流域。

  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“十二五”期间为提高全省水资源配置能力而重点建设的互连互通工程。该工程涉及长治、晋中两市八县,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)中标承建的11标9号输水隧洞TBM4标隧洞掘进总长15.46公里,纵坡比1/2700,开挖洞径4.16米,成型洞径3.4米,平均埋深300米,最大埋深超过600米,采用双护盾硬岩掘进机(TBM)施工,六棱形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,地跨祁县和武乡县及四县垴省级自然保护区。

  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。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。先期因TBM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,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,严重影响了正常掘进。面对罕见技术难题及恶劣的施工环境,建设者以拼搏精神和严谨的态度,攻克了一个个难题。

  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。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。山西省水利厅领导第一时间深入一线研究对策,项目部启动卡机应急预案,邀请国内专家到场研究脱困方案,最终决定采取人工扩挖护盾周边围岩、释放地应力方案,最终实现脱困。

  在扩挖过程中,工人们冒着护盾外侧与坍塌围岩间空间狭窄、顶部围岩随时坍塌等风险,24小时轮班对护盾两侧及顶部进行扩挖导洞人工作业。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,工人经常干到汗流浃背、手脚发软,但没有一人退缩。如此鏖战116天,先后经历7次“卡机、扩挖、掘进”重复作业,最终在2017年7月21日通过了80米长的断层破碎带,实现了成功脱困。

  2018年到TBM掘进后期,掌子面先后突发多次涌水事件,涌水量最大达到每小时600立方米,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TBM 一直在洞内积水水位较高的状态下掘进,造成机械故障频发、伸缩护盾漏渣严重、顶管片安装困难、高压跳闸、台车淤积严重,导致月进尺只有100~150米,TBM艰难地缓慢步进。TBM4标段项目经理杨建生介绍,受洞径尺寸、变压器机组容量影响,当时洞内的排水设备已达到极限,无法再增加新的排水管路。项目部邀请业内专业施工队伍,采用先进工艺进行专门的堵水灌浆,采取排堵结合方法,最终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,以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。

  杨建生说:“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200公里,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。”

  当庆祝隧洞贯通欢呼的人群散去,机械的轰鸣立即代替了鼎沸的人声,挖掘机、装载机、出渣车各就各位,山西水工人瞄准2020年年底实现通水目标,鼓足干劲,奋发有为,朝着最后的胜利加速冲刺。
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