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【決勝東山供水工程】2000個日夜的等待與艱難穿行

——TBM4貫通前夕側記

 

【本站訊】(信息員:盧傳亮、薛晉峰)    東山供水工程是山西省大水網規劃中的一項跨流域引調水工程,被列入我省“十二五”期間重點建設的互聯互通工程之一,為省重點工程。其中東山供水十一標為該工程關鍵線路上的重要標段,由山西省水利建筑工程局有限公司中標承建。

東山供水工程十一標處于9#隧洞的出口段,本標段長度15.46km,縱坡1/2700,采用雙護盾硬巖掘進機(TBM)逆坡施工,開挖直徑4.16m,C45預制鋼筋混凝土管片襯砌后直徑3.4m。

本工程于2013年2月16日中標,5月18日簽訂合同后,項目部立即開始做始發洞段開挖、管片預制廠建設等各項前期準備工作,在TBM設備比合同約定時間延遲8個月到場的情況下,項目部全體人員晝夜奮戰,用短短3個月時間將TBM組裝、調試、滑行到位,于2014年9月10日正式開始掘進,截止2018年8月25日累計掘進13.87km,完成總長度的90%,目前還剩余1.58km即實現隧洞貫通。

在掘進過程中,先期遇到因TBM設備液壓調向系統存在缺陷而導致的“三進兩退”,中期穿越東魚溝卵石混合土層出現嚴重塌方、行至F14斷層遭遇長時間卡機,后期經歷數次突發涌水等各種難以預見和掌控的事件,使TBM掘進屢屢受阻,嚴重影響了施工正常掘進,但是項目部人員并未氣餒,也未退縮,而是迎難而上,積極處置,克服了一個個困難,攻破了一道道難題,取得了一個又一個階段性勝利。

三進兩退  鍥而不舍

2014年9月10日,TBM從距洞口254m處開始試掘進,由設備制造廠家羅賓斯負責前1km的試掘進和后1km的性能考核。從起步掘進階段,TBM就不斷偏離設計軸線,當掘進26m后,機頭向右偏移935mm、向下偏移533mm,超出設計軸線最大允許偏離值(水平100mm、垂直50mm),羅賓斯廠家技術人員提出停止掘進。后續采取拆除管片、TBM后退、對已開挖洞段全斷面回填C30混凝土等措施后再次試掘進。

2014年10月15日,TBM進行第二次掘進,當掘進49m后,機頭仍然向右偏移2192mm、向下偏移1347mm,再次停止掘進。繼續拆除管片、TBM后退、開挖物料運輸導洞、擴挖已開挖洞段左側和頂部的圍巖、澆筑底拱滑行平臺、回填C30混凝土。

經過兩進兩退,業主召集技術專家和羅賓斯廠家分析研究TBM掘進偏差產生的原因,確認為由液壓調向系統存在缺陷而導致。羅賓斯對液壓調向系統改造后進行第三次掘進,TBM調向功能趨于正常。

“三進兩退”過程,共計掘進66m,歷時129天。

卵石塌方  積極處置

2015年6月18日,當TBM掘進至2380m時,正穿越東魚溝卵石混合土層洞段,遭遇涌水和塌方,涌水量250m3/h、5分鐘塌方量達50m3。當時采取洞外高壓旋噴灌漿和化學灌漿措施,效果不甚理想,后經采取洞外深井降水和洞內化學灌漿措施,歷經93天艱辛付出,終于9月18日通過40m長卵石混合土層洞段。

斷層卡機  頑強脫困

2017年3月28日,當TBM掘進至10994m時,TBM遭遇了自開工以來最嚴重的圍巖卡機事件。該斷層圍巖破碎,節理裂隙發育,圍巖擠壓變形收斂加快,將整個主機全部抱死,TBM無法掘進。

TBM卡機后,業主及施工單位多次邀請行內技術專家到施工現場研究討論脫困方案。因該斷層地質構造復雜,遠超預判,為國內罕見,沒有可供借鑒的經驗,主要采取人工擴挖護盾周邊圍巖、釋放地應力方案,實現脫困。

擴挖過程中,工人們冒著護盾外側與坍塌圍巖間空間狹窄、頂部圍巖隨時坍塌的風險,一鎬一鎬地挖,一鍬一鍬地鏟,一袋一袋地運。由于空間內溫度高、濕度大、粉塵多,一個人只能彎腰堅持20分鐘,即汗流浹背、呼吸困難、手腳發軟,另一個人接著替換作業。如此鏖戰116天,先后經歷7次“卡機、擴挖、掘進”的重復作業,終于在2017年7月21日通過了80m長的斷層破碎帶,展現了水工人頑強的意志和堅強的信念。

連發涌水  艱難步進

2017年以前,在TBM掘進過程中洞內先后出現10余次涌水量30~350m3/h的洞段,通過采取堵排水措施,使沿線總涌水量降低到810 m3/h,能夠基本保證TBM掘進作業。

2018年1月、7月、8月,在TBM掘進過程中,先后出現涌水量約360m3/h、250 m3/h、600m3/h等大的突發涌水事件,導致掘進數度中斷,累計停機3.5個月。受隧洞斷面較小限制,期間雖采取增加排水設施、洞壁灌漿堵水等措施,但沿線涌水總量僅能從1700 m3/h降低至1350m3/h,致使連接橋處水深67cm,后配套臺車淹沒高度5~10cm,6km處錯車平臺上游水深75cm,雙軌段道軌淹沒高度15cm?;疖囃ㄟ^時,水位增加雍高30~50cm。

2018年2月以來,TBM一直處在洞內積水水位較高狀態下掘進,TBM處于非正常施工:火車長期在水中運行,輪對損壞嚴重、落道經常發生、機械故障頻發、行駛速度極緩、運輸時間翻倍;伸縮護盾內和連接橋處漏渣嚴重,清理費時;頂管片安裝困難;電器元件受潮,氧化嚴重;電器設備長期浸泡,絕緣降低;高壓跳閘故障頻發,高壓供電容量接近極限;臺車淤積嚴重,經常拉斷臺車及油缸。日均掘進進尺只有1.5m,只能艱難地向前步進。

不懈奮斗   砥礪前行

由于TBM三進兩退、穿越東魚溝、F14斷層卡機、連續涌水等事件的發生及相關費用未能及時處理,導致工程進展緩慢、施工成本增加、資金運行困難、備品備件供應不足、工資和材料款拖欠較多、關鍵技術人員流失、材料采購渠道中斷等可謂困難重重,更有甚者隨著隧洞掘進的延伸,掘進機械設備長年累月浸泡在水中,老化越來越嚴重,故障率越來越高,我們咬緊牙關,迎難而上,想方設法,邊排水邊修理邊掘進。項目部TBM團隊凝心聚力,就是在月掘進只能達到100~150m的進尺下;就是在運行成本遠大于結算收入,入不敷出,項目資金運行極其困難的境況下,艱難匍匐前行約900個日夜,現終于看到了黎明的曙光,這條深埋地下2000個日夜的“穿山甲”即將破土而出。

 戰勝自我勇往直前

實踐是檢驗真理的唯一標準。設備是死的,人是活的,對于新技術,TBM團隊不畏懼退縮,努力學習思考。在面臨技術問題關卡,TBM團隊亦從不逃避,齊心協力,向著同一目標奮進。

2019年初 隨著隧洞延長,洞內導軌及機車已連續運行數年,而且常年浸泡在水中,導軌、道岔、機車行走輪部件磨損加劇,結構件金屬疲勞等等,致使機車脫軌事件日趨嚴重,嚴重制約了TBM掘進效率。尤其是重車及載人車半洞中、深水區脫軌或故障,維修或機車復軌十分困難,常常維修人員和其他員工需在齊腰深的水中群策群力,忍受冰冷的涌水和勞作的汗水一起侵蝕身體數個小時的煎熬,才能把脫軌機車輪對就位,使機車盡早恢復正常運行。為解決脫軌難題,項目領導高度重視,組織人員對TBM至今發生的機車脫軌事件數據進行詳細統計,統籌分析脫軌事件的原因,整合資源、統籌協調,采取對司機技術培訓,加強巡檢維護,購置專用快速千斤及機車配件,成立機車脫軌應急救援專業小組,制定激勵機制等預防對策,確保機車編組安全運行。這一系列整改措施,不僅提高了大家工作積極性,而且有效預防了機車行走輪軸及軸承斷裂脫軌的發生,脫軌事件大大減少,TBM掘進進尺穩步前進。

除此之外,五年多以來山西水工項目部TBM團隊克服了機上諸多問題和技術難關;進行了30多項大大小小的改進與優化,其中包含載人車改造、液壓系統、通風系統、排水系統、翻渣機改造等等重大項目,不僅僅節約成本、提高生產效率,開創了小洞徑大涌水隧洞安全貫通的先河,掘進 TBM技術團隊的知識掌握和技能經驗皆有了質的飛躍。

面對困難險阻,山西水工TBM團隊不懼怕、不畏縮、不氣餒,堅定信心,迎難而上,永不言敗,繼續發揚水工人特別能吃苦、特別能戰斗、特別能奉獻的精神,以高昂的斗志迎接新的挑戰。在水利廳的正確領導下,在建管局的大力支持下,TBM團隊要克服困難、不屈不撓、頑強拼搏,以嚴謹的工作態度,良好的精神狀態,不懈的努力工作,迎接數日后TBM的順利洞穿,分享東山供水全線貫通的榮光和喜悅。

厲害了,山西水工,譜寫了TBM領域傳奇,

決勝了,TBM團隊,鑄就了山西水工豐碑。


責編:落紅艷

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