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秦岭隧道5号支洞
2月22日,由铁一院设计,中铁十七局、中铁十八局、中铁二十一局、中铁二十二局等单位参与施工的引汉济渭秦岭输水隧洞全线贯通。这条全长98.3公里、最大埋深2012米的特长输水隧洞,是人类历史上首次从底部横穿秦岭,创造了TBM单机连续掘进世界第一等多项世界纪录。
这里是“地质博物馆”
引汉济渭工程是“十三五”期间国务院要求加快推进建设的172项重大水利工程中的10大标志性工程之一,也是陕西省有史以来最大的跨流域调水工程。该工程从汉中境内的汉江及其支流子午河取水,通过隧洞穿越秦岭,调往黄河流域的关中平原,以解决陕西关中乃至陕北缺水的问题。秦岭输水隧洞全长98.3公里,最大埋深2012米,是人类第一次从底部贯穿秦岭,也是引汉济渭的控制性工程。其中穿越秦岭主脊(越岭段)35公里的岭南和岭北,分别采用两台TBM施工,最终完成隧洞的对接。
铁一院引汉济渭工程秦岭隧洞总设计师李凌志介绍:“秦岭输水隧洞穿越了3条区域性大断裂,4条次一级断层和33条一般断层,涉及岩性20余种,面临着连续长距离硬岩掘进、超长距离施工通风、超长距离贯通测量、高频高强岩爆、深层外水压力、非煤层有害气体、硬岩底板隆起、突涌水、TBM遭遇涌出状破碎岩等一系列技术难题,被国内外院士、专家评价为综合难度世界罕见。”
“几乎所有隧道施工的难题在这都能遇见”,已经坚守10年的中铁十八局引汉济渭工程项目经理宋伟介绍说,“最难受的首先是高温高湿作业环境,隧道内作业面温度常年在40℃左右,最高温度达到42℃,TBM空调机上换下的水都是热的,洗澡都有些烫。”
“洞内湿度在90%以上,你打开相机镜头盖就明白了。”记者按照宋伟说的,一打开镜头盖马上蒙上了一层水雾,用抽纸擦掉,不出两秒又是一层水雾。高温+高湿让洞内施工就像在“蒸桑拿”。为了让施工人员及时补充水分,项目部为他们每人配发了一个容量1800毫升的大水杯,每次进洞前都装满一杯子水,确保一个班下来都有水喝。
极高地应力下强岩爆也是工程建设面临的一个“拦路虎”。“秦岭输水隧洞岭北岩爆段累计发生岩爆五千余次,TBM平均每掘进一米就会遭遇一次岩爆,高峰时日岩爆次数多达286余次。”项目总工薛永庆说,“碰到强岩爆,弹射出来的石头像子弹一样,必须要头戴钢盔、身穿防弹衣才能作业”。项目部驻地专门拿出一块篮球场大小的空地摆放着历次强岩爆掉落下来的岩石样本,有代表性的都做上标记,整个场地几乎摆满了。项目部TBM分部经理辛国庆补充说,去年9月份,发生一次超强岩爆,一块有半个卧室大的石块突然崩落,场面异常惊险,产生的剧烈震动甚至让陕西省地震局监测到,到场核查是否发生地震。
TBM超长距离独头掘进及运输、通风也是一项难题,“越往里掘进,材料、设备、人员的进出距离就越长”,辛国庆给记者大概算了下,进去一趟大概是16公里,一个班进出一趟就是32公里,一年需要进出240次左右,10年下来,进出隧洞的距离近8万公里,相当于绕地球赤道两圈。
就是在这样的艰苦施工环境下,引汉济渭工程建设者一茬接着一茬干,用13年的时光,在秦岭深处的“地质博物馆”中砥砺坚守、不断探索,早已与其融为一体。
驾驭“穿山利器”,驯服“地下长龙”
打通全线98.3公里的超长秦岭输水隧洞,想想都知道这是一项“史诗级巨作”。
为攻克巍巍秦岭的硬岩,引汉济渭工程专门引进了两台全断面硬岩掘进机(TBM),从秦岭南北两侧双向掘进,其中,中铁十八局负责岭北段的施工任务。这种集机、电、液、光、气等系统于一体的工厂化流水线隧道施工装备,一改以往风枪怒吼、烟尘滚滚的施工场面,连续皮带机出渣,拱墙衬砌采用同步衬砌技术,实现隧道施工全过程无爆破、无振动的工厂化快速掘进,掘进速度是人工钻爆法的3至5倍。
他们挑选精兵强将,组建TBM施工专业团队,配齐各类生产资源,强化科技攻关,不断攻克一项项施工难题。他们采用压入式连续通风、配备瓦斯自动监控报警系统、综合超前地质预报、强化人员、机械设备安全管理等举措,为隧道施工保驾护航。
“全线98.3公里的超长秦岭输水隧洞,置身黑暗中两边对打,如何确保南北两条隧洞精准贯通?”“依靠智能化‘大脑’!在施工中,采用洞外高精度双频GPS技术,洞内导线控制网交叉双导线测量以及VMT等测控技术,能完全保证隧洞精准贯通。”薛永庆解答了记者的疑问。
科技的加持,团队的智慧,让一个个“绊脚石”相继铲除。工程建设创造了同类工况下TBM硬岩施工单日掘进50.5米,单月掘进868米的最高纪录,为我国掘进机技术的应用和科研积累了宝贵的经验。项目科研团队取得发明专利授权4项,实用新型专利授权41项,1项成果获得天津市科学技术进步奖二等奖。
2018年12月26日上午,由中铁十八局承建的引汉济渭秦岭隧洞岭北段TBM工程提前610天贯通,为全线贯通奠定了坚实基础。岭北段贯通后,中铁十八局又继续承担了岭南TBM2759米的施工。
秦岭深处是我家
13年来,一大批建设者扎根秦岭,他们有的是夫妻,有的是父子、父女,以工地为家,或在工地成家。
周芳芳和丈夫来项目时还没结婚,如今二宝都快出生了。“一直在山上,听惯了老鸦叫,去城里很不适应,吵得很。我家老大在项目部生活了两年半,要上幼儿园时才离开,后来她来看我时,又碰到通往项目部的国道塌方,只能冒着大雨跟大人一起爬山过来,全身都是泥。”周芳芳说。
2014年毕业分配到中铁十八局项目部的李超,负责给TBM换刀头,“一个刀盘有52把刀,一把刀400斤重,遇到异常坚硬的岩石,有时一天刀刃就磨平了,就得换。仅TBM接应段施工期间就换了五千多把刀。”“常年都在工地上,感觉都快跟社会脱节了,有次去县城办事过红绿灯,犹豫了半天,心里默念‘红灯停绿灯行’才过去的,真的,不骗你。”李超笑着说。
同样坚守的还有把春节回家名额让给同事的掘进队长林文友,退伍不褪色、每天坚持对长达16公里隧洞徒步巡察的老职工陶汝爱,紧盯岗位,一干就是10年的运输总调度李鹏......这群建设者把最美好的青春、最火热的激情都留在了秦岭隧洞。
项目职工在贯通仪式上合影
如今,秦岭输水隧洞全线贯通,长江、黄河实现“握手”指日可待。据了解,建成后的引汉济渭工程能缓解秦岭南北水资源分布不均,每年将15亿立方米汉江水引入关中“解渴”,让1400多万关中人喝上汉江水。同时,对完善国家水网,维护渭河流域生态环境健康,支持陕西超越发展具有重要意义。