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F6断裂带的穿越之旅

  发布时间:2021-10-07 文章来源:党工部、新疆乌尉公路包项目 任浩琳、陈明 浏览量:18



F6断层穿过去了,熊子壹明显松了一口气。天山胜利隧道最大的“拦路虎”成功攻克。


天山胜利隧道是国内最大PPP项目新疆乌尉公路包项目的控制性工程,全长22.1公里,是世界在建最长高速公路隧道。打通天山,难度可想而知,而断裂带因围岩破碎、含水丰富、易塌方,为施工带来了重重困难。整个隧道要穿越16个断裂带,其中12个位于进口端。



F6断层博罗科努-阿奇克库都克断裂带地质条件极为复杂,含有片麻状花岗闪长岩、花岗闪长岩、碳质板岩、石英片岩及大理岩等多种岩石类别,可以说“包罗万象”,是隧道施工所面临范围最大、最危险的一处断裂带,被设计方称为“地质博物馆”。


作为隧道进口端项目的执行经理的熊子壹,也是穿越博阿断裂带的负责人,“四百多米的断裂带,穿越花了3个月,真是龟速”,他说。




选最难的方案

“断裂带是地壳运动的结果,地壳不断挤压、拉伸等,结合处便形成了断裂带,因此断裂带处地质十分复杂,不稳定,就像在压实的豆腐渣里打孔。”新疆乌尉项目公司总经理刘洪波说。


博阿断裂带是一条长期活动、以不同深度、不同变形行为和不同运动方向为特征的复合区域深大断裂,总长约460米,其中核心段长为100米,具备7级地震的构造条件。“进入博阿断裂带,时刻面临着TBM卡机、坍塌、突水涌水等危险,核心段是穿越的关键。”熊子壹说。因为是区域性大断裂,很深很大,所以施工过程中无法绕开。


为了啃下这最难的“硬骨头”,项目在还未到达博阿断裂带之前,便召集中国工程院众多专家开始了“会诊”,在国内公路勘察设计中首次采用了水平定向钻超长距离穿越博阿断裂带,进行孔内电视和取芯,精准查明隧道进口至断层区域的工程地质及水文地质条件,为后续施工提供了有力支持。此项工艺也创造了水平定向钻在1900米深度取芯和公路领域单向钻进2271米的两项国内纪录。



施工方案的抉择更是艰难的。


设计单位的方案有三种,一种是利用掘进机直接掘进,这种方式节省时间、投入,但风险最大;一种是从地表向断裂带中注入混凝土,让断裂带中破碎的岩石凝固在一起再开挖;一种是迂回注入混凝土,从TBM掘进机后方向主洞内开横通道,用钻爆法开挖至断裂带位置,从主洞向断裂带中注入混凝土加固破碎带再掘进。后两种方案最为稳妥,但投入大、耗时300天以上。


经过激烈的讨论,项目最终确定采用第一种方案,这意味着将风险和困难留给了自己。“选择稳妥,工期就得多出一年,当地人民用上高速的时间就得拖一年,这肯定不行。”刘洪波说。


经过一个多月的过渡段施工,7月14日,“天山号”TBM进入核心段,开始了最难100米的龟行之旅。




“水帘洞”里施工

断裂带内部整体性不好,内部缝隙大,为地下水提供了“容器”,虽然项目进入断裂带前预先进行了排水,但涌水仍无法避免。这不仅对TBM电气设备带来安全隐患,对隧道内的加固喷浆也造成了很大的麻烦。


走进隧道中导洞,洞内两旁排水沟流水不止,清亮亮的水犹如小河向外流去,不时能看到山体中依然有流水淌出,漫过路面,需要小心翼翼涉水前行,活脱脱一个“水帘洞”。


现场施工人员身穿雨衣,但仍不能完全抵挡洞内的90%的空气湿度,掀开雨衣,全身的衣服湿漉漉的。**冷的环境让长时间作业的施工人员浑身冰冷,干的时间久了,便要走到旁边的暖风机前,脱下雨衣,解开衣服扣子吹暖风取暖。



虽然涌水,施工不能停,进度不敢耽误,因为在涌水较多的情况下,如果停滞不前,水很可能会冲开更多山体,需要在最短时间内渡过危险地段,否则后果很严重。现场施工人员不断引水排水、进行支护,以便继续施工。


“仅穿越核心段的这一个多月时间,洞内日均涌水量2000立方米,最大日涌水量超过3200立方米,这些涌水可注满将近30个标准游泳池。”熊子壹说。




伴着塌方前行

7月17日,是惊心动魄的开始。“刚进入核心段,就给我们来了个下马威。”刘洪波说。


下午18点,TBM皮带机出渣中有大量泥水,随后掌子面出现泥石流,迅速将刀盘中心一下填充满。泥水持续涌出,1#皮带机压停无法启动。当晚22点39分,TBM刀盘突然出现大量涌水,中导洞内掌子面11点钟方向发生塌方,拱顶有塌腔,塌腔纵向长度9米、最大宽度11.45米、最大高度7.01米,掘进机刀盘中心以下被稀泥、碎石充填,并连续涌出泥水,施工中断。


TBM现场技术负责人乔浩利果断命令停止掘进,随后立即爬到刀盘内部,看到刀盘没有受损,才放下心来,“刀盘如果坏了,要在这里耽搁更久”,他说。


事后经过估算,此次塌方量近1000立方米,塌方石块可铺满两个多篮球场。



塌方后的清理工作,便耗费了1个月的时间。由于隧道作业空间的限制,大型机械无法进入,项目只能依靠传统方法,用编织袋装满碎石、泥渣,再通过双头胶轮车倒运出去,效率不高,却已是最高效的方法。


乔浩利担心塌方面积进一步扩大,便在确保安全的前提下指挥TBM继续缓慢施工,“掘进几厘米,马上做好支护,避免山体大规模掉落、塌方”。边探测边掘进,TBM以每天3-5米的龟速前行,期间又遇到过数次塌方,便只能暂停施工,所幸造成的影响较小。


就这样,100米的断裂带核心区,掘进机用了1个多月才穿越成功。8月21日,TBM完全穿越博阿断裂带。“经历了最困难的断裂带,后面的施工仿佛一下子畅快起来。”刘洪波说。


穿越了博阿断裂带,“天山号”TBM“撒欢”地向前掘进,将最危险的“地质博物馆”越甩越远。