有这样一支队伍,他们克服高海拔、高地应力、低气压、低温、软岩大变形等重重困难,穿行高山峡谷,变天堑为通途,追求质量、安全、效率并重,在海拔3000米的秦岭山区着力打造“三台阶工法”作业新标杆。2023年5月,兰新铁路甘青公司合作指挥部组织西成铁路甘肃段各标段管理人员前来观摩学习;今年4月,中铁隧道局在这里举行“三台阶工法”跟班作业活动;6月,甘青公司西成铁路青海段建设、监理、施工单位40余人前来观摩……
这就是中铁隧道局二处西成铁路六标项目“扎塘隧道尖刀连”和应用“三台阶工法”掘进的扎塘隧道。
承攻坚之志 鏖战高山天堑
中铁隧道局承建的西成高铁6标项目位于甘肃省甘南州合作市及夏河县境内,主要穿越夏河河谷区域,区内山势高峻、植被茂密、冲沟发育,海拔高达2800~3350米。管段内正线全长21.034公里,施工内容包括唐尕昂车站、隧道6.5座、桥梁11座、路基、房屋等工程。
“本标段是全线建设难度最大的标段之一。”项目党工委书记颜斌介绍道。其中,扎塘隧道全长7073.65米,设1号横洞、出口横洞两个横洞辅助施工。线路通过新构造运动强烈、应力高度集中、多次岩浆侵入的地质环境,最大埋深约413米,Ⅳ级围岩占比80.3%、V级围岩占比19.7%,且途经多个自然资源保护区,存在高地应力、岩爆、软岩大变形、洞口危岩落石、断层断裂、小净距隧道、高环水保标准等施工难题,大变形段占全隧70%,是西成铁路六标段施工重难点工程。
正洞加两个辅助横洞,在高地应力软岩大变形施工条件下,计划工期仅有1100余天,即使是拥有丰富施工经验的项目经理丛晓飞,也认为这是一项艰巨的任务。经过比选,项目部最终选择“三台阶工法”攻克这一道难关。
台阶法是指先开挖隧道上部断面(上台阶),上台阶超前一定距离后开始开挖下部断面(下台阶),然后上下台阶同时并进的施工方法。在扎塘隧道施工中,三台阶工法能够充分利用空间的错位和钻爆法施工特点,实现多工序、多工种、多作业面平行作业,减少开挖支护循环作业时间,提高施工效率。软弱围岩大断面隧道施工时,断面面积越大,掌子面溜坍风险越高。应用三台阶工法时,单作业面断面面积相对较小,产生溜坍概率也较低,另外将集中爆破演化为分散爆破,更是减少了对围岩的扰动,使施工安全性提升。
为充分发挥项目团队“三台阶工法”作业力量和优势,2023年3月,“扎塘隧道尖刀连”正式成立,印有“开路先锋 隧道尖兵 扎塘隧道尖刀连”字样的旗帜交到连长、项目生产副经理张军的手中。
扛先锋之旗 优化施工组织
要想建强“尖刀连”,必须要有强大的“排头兵”。负责组建“尖刀连”的张军找到时任高原铁路项目衬砌队队长的袁佳奇。
2023年2月,袁佳奇从海拔4200米的高原铁路项目来到海拔3000米的西成高铁6标项目,开始了白天研究掌子面,晚上研究制度文件的紧张筹备工作。最忙碌的时候,他连续一周每天只睡了两个小时。“海拔3000米,对别人来说是挑战,对我来说是改善环境了。”电话里,袁佳奇这样安慰妻子。
“既然是‘尖刀连’,那就要处处为先锋。”张军和袁佳奇决定从管理和技术两方面入手,打造一支管理思路新、技术水平高、作业效率快的“尖刀”队伍。
在组织模式方面,“扎塘隧道尖刀连”采用自建班组模式,由副经理张军担任连长,下设3名领工员,作业人员以项目部自行招录的长派劳务人员为主,选拔表现突出、组织能力强的人员担任班组长。
为充分调动“尖刀连”成员生产积极性,项目部围绕工序衔接、循环作业等,制订了多项施工进度考核激励措施,并及时兑现。因工序衔接准备不足导致施工延误的要追责处罚,每循环施工时间较基准时间提前按照一定标准奖励。目前,“尖刀连”班组工人较普通班组工人收入高出10%以上,同等条件下作业效率提升20%~30%。
为攻克扎塘隧道长距离高地应力软岩大变形地质施工难题,在规划时间内优质高效完成建设任务,袁佳奇等“尖刀连”成员与项目管理人员反复研究探讨,最终决定,一方面坚持“稳扎稳打,平稳度过”原则,采用短台阶工艺法、水压爆破及导爆索减雷管技术工艺,强化施工组织,优化工序衔接,缩短施工间歇;另一方面,开挖过程中严格落实“岩变我变、动态调整”的方针,对易发生溜坍软弱破碎围岩地段进行超前预加固和预支护,确保施工安全推进。
扎塘隧道1号横洞于2023年12月16日提前计划88天贯通,创造出Ⅳ、Ⅴ级围岩月进尺151米的全线领先成绩。
握标准之尺 精控成本质效
在隧道开挖过程中,由于地质情况的变化及爆破操作技术水平等原因,超欠挖现象时常出现。超挖过多,不仅因出渣量和衬砌增多会提高工程成本,而且由于局部超挖会产生应力集中的问题,影响岩层稳定性;而欠挖则直接影响衬砌厚度,对工程质量和安全会产生隐患,整改将耗费大量的人力物力。
扎塘隧道本身存在高地应力地质难题,为了避免超欠挖放大地质问题,进一步影响成本控制质效,“尖刀连”在创设之初就将“严控超欠挖”作为核心理念之一。
然而1号横洞在进场作业初期,超欠挖却达到25~35厘米之间,远超预期。
张军请来颜斌和丛晓飞,在掌子面前,三人经过详细研究探讨,最终决定从建章立制、加强培训、细化管理三方面入手,提升“尖刀连”超欠挖控制水平。
项目部根据现场实际情况,成立超欠挖控制小组,从顶部设计和体系上开始管控,落实“专人负责,分工明确,责任到人”的管理措施。结合建设单位甘青公司的相关要求,先后制定《超欠挖考核办法》《开挖循环时间考核办法》《绩效考核管理办法》等管理制度。
作业人员的专业水平和经验是现场施工质量的基础。项目部在作业人员进场阶段就开始把关,优先选择工作经验丰富的技术工人,同时注重培训,包保领导到现场为作业人员授课,提升作业人员的理论知识水平和实践操作技能。
为进一步强化现场管理,项目部还采取了细化记录交底、提升测量放线精确度、现场定人定点位等措施,同时引进水压爆破法,因岩控制炸药用量,优化台架等工装设计。
经过一系列调整改进,扎塘隧道1号横洞超欠挖控制到8~18厘米之间,有效节省了人力、物力,实现降本增效。赵伟龙