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勇卷“水帘” 隧贯黔山

——贵州路桥集团德务高速公路德江隧道建设侧记

2021-12-24 10:46:28 来源:中国交通报 作者:记者 李雨青 通讯员 王毅 何伟

这是一条穿越高压富水段的隧道,地处武陵山山脉向大娄山山脉过渡的斜坡地带,水文地质条件极其复杂。

这是一条修了近6年的隧道,相比一般公路隧道,建设者付出了两倍时间,更付出了数倍心血。

这是由贵州路桥集团有限公司(简称贵州路桥集团)承建的德江隧道,全长5.5公里,是贵州省内已建成的最长公路隧道。它是德江至务川高速公路(简称德务高速公路)的控制性工程,也是全线最难啃的“硬骨头”。

德务高速公路桥隧相连(1134145)-20211222203434.jpg

近日,随着德务高速公路全线通车,德江隧道正式开通运营,进一步缩短了德江至务川、重庆及武陵山片区城市的空间距离,为沿线经济社会发展注入新活力。

青山座座皆巍峨,壮心上下勇求索。自2016年8月德江隧道正式动工以来,贵州路桥集团的建设者克服了复杂、恶劣的水文地质条件,战胜了突泥、涌水、坍塌等一系列挑战,用智慧与汗水为黔东北地区打通了天堑。

以堵为主 智斗涌水

汽车驶进德江隧道,洞内明亮干净,行车平稳舒适。难以想象,这里曾经涌水严重,如水帘洞般。

时光回溯到2017年12月22日,当时,德江隧道全线施工已顺利过半,正当建设者高歌猛进之时,隧道左洞出口端超前钻探钻孔突发涌水。“那是隧道第一次发生高压涌水事件,涌水喷出了10多米远,操纵凿岩台车钻孔的驾驶员全身都是泥浆,我们立即进行了初步封堵。”德务高速公路2标项目经理部(简称项目部)总工程师靳俊奇说。

事实上,早在前期勘察设计阶段,贵州路桥集团及项目部人员就了解了德江隧道的建设难题。隧道有1050米穿越石朝向斜汇水区域,地表水及地下水汇聚明显,汇水面积达29.6平方公里。“由于向斜构造储水作用和底部泥岩对地下水的阻隔作用,隧道上方形成了规模巨大的闹水岩地下暗河系统,水头高达210米。”靳俊奇将手中的材料卷成凹面比划道。

险情并未结束。2018年1月21日,左洞涌水突然增大,由于隧道为下坡施工,涌水不能自由排至洞外,水面一度上涨至二衬施工位置;2018年3月3日,右洞YK10+401掌子面在超前钻孔时突发高压涌水,短短30分钟由掌子面淹没至仰拱附近……据介绍,德江隧道开挖过程中最大涌水量达每小时14920立方米,相当于7个标准游泳池;最高涌水压强达2.1兆帕,相当于210吨的重物压在1平方米的地面上。

德江隧道左洞涌水处置中(1134155)-20211222203438.jpg

“常规的隧道涌水处置是‘以排为主’,但德江隧道的涌水点到出口约有50米高差,排水距离约有2公里。”靳俊奇表示,如果采用排水方案不仅实施起来十分困难,还会使附近地下水位下降、地表水量大大减少,村民的生活用水、灌溉用水都将受到很大影响,同时也会使山上植被缺水,可能造成荒漠化。”

越是艰险越向前,越是艰难越担当。为攻克涌水难题,贵州路桥集团围绕德江隧道建设的排水堵水、风险规避、施工工艺、品质提升等,多次邀请专家把脉问诊。从协调德务高速各参建单位召开德江隧道施工安全质量交流会到开展水文地质研讨会,再到组织各参建单位实地考察施工现场……最终,贵州路桥集团确定了“以堵为主、堵截结合、抽排为辅”的工作思路,并按照会议讨论方案,开展紧张而有序的“超前探孔—高压注浆—探孔检测—开挖支护”循环施工,德江隧道涌水处置工作取得突破性进展。

动态管理 力排险情

如果说确立“以堵为主、堵截结合、抽排为辅”的工作思路是处置涌水的“前奏”,那么探索并运用“全断面帷幕注浆方案”“超前钻孔高压注浆法”“水位抬升注浆加固法”等工艺工法则是项目部治水的“重头戏”。

“在施工过程中,我们掌握了每一个时段、每一道工序中遇到的困难,通过不断总结与商讨,形成更有利于施工的手段,再落实到实际建设中。”贵州路桥集团第一分公司党总支书记、总经理方永桥表示,面对重重挑战,在贵州路桥集团的带领下,项目部积极进行动态调整与动态跟进,为施工组织提供了有力保障。

结合施工现场实际,项目部对全断面帷幕注浆工艺进行优化,局部段落改进为长距离超前钻孔高压注浆施工工法。“针对富水段施工时,我们有意识地将钻孔布置成注浆孔的样子,超前钻孔完成后,再利用钻孔进行注浆。”靳俊奇告诉记者,这一工法集超前钻孔、高压注浆、围岩固结为一体,相比于常规帷幕注浆,通过调整钻孔布置方式、提高注浆压力,节省了钻孔数量,增加了超前钻孔及注浆封堵的距离,在提升施工效率的同时保证了施工质量。

德务高速公路控制性工程德江隧道(1134153)-20211222203431.jpg

在德江隧道左洞贯通段ZK9+935-ZK9+951段,存在大型裂隙、溶腔、大量渗涌水。对此,项目创新采取水位抬升注浆加固技术,在二衬施工前,在该段预先埋设高位引水管,再关闭预留泄水管,使初支上方空腔被水填充至高位引水管进口,由高位引水管引出,利用原有泄水管逐层回灌水泥浆,以此抬升水位,使初支上方形成5米至6米高的水泥石保护层,大大增加了该段隧道的稳定性。

此外,针对泥质充填较多的较大裂隙、溶腔,直接注浆难以达到预期效果,项目部创新采用高压风水置换技术,在注浆前先钻孔至泥沙充填处,以2至4个孔为一组,通过高压风水冲击到泥砂层处的搅拌作用,带动泥沙从排水孔冲出,等到出水变清后再进行浆液回灌。

“实际上,高压风水置换技术以前主要应用于水电工程领域,在公路领域很少使用。我们在参观水电站施工时,发现工作人员用这一方法加固坝底,就想到也可以应用于我们对泥质充填较多的较大裂隙、溶腔进行注浆固结加强。”靳俊奇说。

创新巧思在德江隧道的建设中还有很多:为解决大涌点水压高、流速快及封堵注浆难等问题,通过钻孔将膜袋送至指定位置,再向袋内注浆,提高了水泥结石的强度,缩短固结时间;针对成型隧道外充水裂隙、溶腔,创新采取高位引水管、低位引水管、引水纵向管道、引水管检查阀、检查孔等措施;为确保钻孔人员安全,研制高压钻进保护罩对从管中涌出的水、泥沙及注浆漏浆进行导向,降低了高压涌水喷射伤害风险……通过不断研发新工艺、新技术,德江隧道的施工质量和安全得以保证,建设期间未发生一起安全责任事故。

千淘万漉虽辛苦,吹尽黄沙始到金。险象环生的涌水处置,见证了建设者的技术实力,也为隧道建设积累了珍贵的施工经验。以德江隧道为依托开展的“岩溶区向斜段公路隧道高压涌水堵水关键技术研究”已获贵州省交通运输厅科研项目立项,目前依托德江隧道高压涌水处置技术已形成了公路工法1项、企业级工法4项、论文15篇、专利10项。

隧道已贯通,但贵州路桥建设者的脚步没有停歇。未来,贵州路桥集团将继续发扬“逢山开路、遇水架桥”的奋斗精神,努力将交通强国蓝图变为灿烂现实,为交通强国西部示范省建设贡献磅礴力量。

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