經過38個月的日夜奮戰,12月7日上午11時11分,在克服地表開裂、初支變形、26次坍塌、二襯開裂、古老滑坡體、膨脹土等各種世界級技術難題後,全長3456米的國道310線三門峽南移項目陝塬隧道右洞終於勝利貫通,突破了全線通車的最後瓶頸。
陝塬隧道是河南省最長普通幹線公路隧道,也是國道310線南移項目最重要的控制性工程,隧道造價5.98億元,進口位於陝州區張灣鄉境內,出口位於陝州區原店鎮境內,全長3456米,單洞淨高7.1米,淨寬10.25米,最大埋深170米,為典型的溼陷性黃土隧道,圍巖等級Ⅴ級,隧道中部洞身為膨脹土,遇水膨脹,失水收縮,且隧道出口處位於一處古老滑坡體上,施工安全風險極大且處理難度很高。
施工期間,地質情況不斷發生變化,拱頂多次出現湧水、塌方、裂縫、坍塌現象,圍巖沉降、收斂嚴重。其間邀請國內知名隧道專家召開研討會達26次,換拱累計長度達900米,確保了隧道施工安全。在整個施工過程中,有關企業採取了多種有效措施:
一是千方百計攻關。陝塬隧道地處溼陷性黃土地區,土質以粉質沙性黃土為主,土質疏鬆、溼陷性高、穩定性差。隧道出口上方有大面積的陷穴、裂縫,隧道圍巖類型複雜、多變,土體時而鬆散、時而堅硬,含水量很大,施工中已多次出現湧水、塌方等不利現象,給隧道施工造成嚴重的安全隱患。為克服制約工期的地質難題,經邀請多方專家科學論證,將施工工法優化為三臺階七步超短臺階快速成環開挖法。
該工法的原理是將隧道斷面分割成上、中、下三個臺階七個開挖面,並將常規臺階長度縮短,令初期支護結構快速成環,確保各部位的開挖與支護沿隧道縱向錯開、平行推進。此工法成功破解了由CRD法帶來的不能使用大型施工設備、施工進度慢的制約,也解決了傳統三臺階七步法每個臺階施工後拱頂下沉過快的風險,既保證了現場施工安全,也提高了施工速度,隧道掘進速度由原來的0.5米每天,增加至4米每天,扭轉了地坑院隧道出口因地質原因造成施工進度嚴重滯後的局面。
二是科學應對險情。2018年6月,由於地質情況突變,隧道出口掌子面多次出現湧水、塌方、初支變形(隧道收斂值最大78釐米)、裂縫、侵限等險情。期間,市委、市政府領導多次到隧道調研指導施工。市指揮部辦公室主任李春來深入隧道施工現場,專題研究解決辦法,要求高度重視安全問題,按照規範要求,科學研究侵限變形、斷層問題,徹底解決水害問題,封閉地表來水,引走洞內存水,為隧道安全施工創造條件。
為了克服險情,施工單位先後採取多種加強措施、改善施工現場排水系統、採取多種工藝工法;對地表洞穴、地表裂縫採用水泥土進行回填封堵、水泥漿灌注、地表積水引排;湧水部位採用鋼花管注漿加固,初支完成後及早進行徑向水泥漿注漿等多項措施,同時對侵限段落進行換拱施工,累計換拱長度達900米,並加強隧道斷面觀測工作,對監測數據進行分析,有效防止了隧道施工出現安全事故。
2019年5月23日,歷經多次險情的陝塬隧道右洞出口再次發出紅色預警,在施工中發現山體不穩,地表裂縫寬度達30釐米,地表監控平面位移達35釐米。經監測,右洞出口位於一處古老滑坡體上,施工安全風險極大且處理難度很高,洞內隨時面臨拱頂坍塌及地表塌陷等危險。
為此,三門峽市指揮部辦公室、項目公司高度重視,5月24日至5月26日連續三天召開現場技術攻關會議,要求隧道右洞立即停止施工,並對變形段進行回填反壓,防止坍塌、冒頂,對初支背後採取徑向注漿,穩固隧道圍巖;隧道內應力採取先放、後抗相結合的方式進行支護,初支、二襯加強,待山體加固處理後再復工。市指揮部辦公室、項目公司派出工程主管領導和相關技術人員常駐一線,施工單位24小時加強隧道斷面觀測和山體變化監測,對監測數據及時進行分析,確保隧道施工安全穩定。
三是馬不停蹄奮戰。自隧道開工以來,參建單位放棄3年中秋節、春節等節假日與家人團聚的機會,夜以繼日奮戰在施工一線。市指揮部辦公室主要領導分包陝塬隧道施工,持續深入項目一線督導,研究破解技術難題。項目公司安排一名副總經理常駐施工一線,隨時解決質量、安全、技術難題。
中建指揮部積極協調,多措並舉為項目施工免除後顧之憂。為保證隧道按期貫通,市指揮部經過多次研究,決定增加斜井和8#車行通道工作面,加開4個工作面,實現長隧短打,力保通車目標。施工單位僅用時四個半月便將斜井打通進入主洞施工,用時15天順利打開了車通工作面,大大加快了施工進度。隨後,施工單位採取「螞蟻啃骨頭」的辦法艱難掘進,在全體參建人員的共同努力下,陝塬隧道實現了順利安全貫通。(魏巍)