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穿越破碎带 铁龙重抖擞

——兰州市水源地建设工程施工穿越破碎带纪实

王志强 王媛

  兰州市水源地建设工程是兰州市“一号工程”,也是目前国内水利行业采用EPC管理模式的首个大城市引供水工程。工程建成后年引水量为2.77亿立方米,主要包括取水工程、输水工程、分水工程、净水工程及配水管线5个部分。2015年7月,黄河设计公司正式签订了兰州市水源地建设工程EPC总承包合同。 

  兰州水源地工程输水主隧洞是国内首条采用双护盾TBM(全断面隧道掘进机)开挖、预制管片衬砌的有压引水隧洞,最大深埋900米、长达32千米,地质条件复杂,岩性变化多端。作为开山凿岩的“神兵利器”,一台被称为“TBM2”的全断面隧道掘进机承担着13千米输水主隧洞的掘进任务。

  自2016年3月试掘进以来,TBM2先后创造了日掘进55.2米、月掘进1019米的施工纪录,并成功实现了首段精准贯通。但就在持续掘进刚突破万米,剩余最后2.5千米时,遭遇了严重的地质破碎带,快速前行的步伐被迫停了下来。

  TBM2被迫停机后,黄河设计公司联合兰州水务公司、中水三局的建设者,面对破碎带,发起了新一轮的TBM2脱困攻坚战。

  波澜再起 铁龙受困

  2017年9月13日5:50,掘进中的TBM2突发连续皮带自停故障。初步检查判断,刀盘被破碎岩体堆积压死,TBM2被困。

  经过连续7天不间断的清渣处理,19日17:33刀盘成功启动,试掘进过程中实际出渣量远超正常掘进出渣量,主机皮带因承载过量废渣而运行艰难,同时施工现场出现涌水。

  事态紧急!黄河设计公司EPC总承包项目部(以下简称“EPC项目部”)立即组织业主、监理、分包商进洞现场勘察并召开现场施工专题会,经会商认为,如不停机处理,后续掘进过程中会出现更大塌方,并存在TBM护盾被压的风险。

  周密部署 全面应对

  黄河设计公司各级领导对TBM2受困非常重视,公司董事长张金良、总经理安新代、副总经理牛富敏指示,EPC项目部要靠前指挥,领导班子24小时驻扎现场,以高度负责的精神、客观求实的态度、全新开放的视野,积极牵头组织研究破碎带处置方案,打赢这场TBM2脱困攻坚战,不解决问题绝不收兵。

  为确保人员和设备安全,科学有序地开展工作,EPC项目部从现场管理及资源配置、地质条件分析、处置方案制订、设备保障等方面进行周密部署,沉着应对。

  EPC项目部迅速成立了由常务副经理熊建清担任组长,汪雪英、齐三红、耿波、左旭军、杨风威等副经理与设计管理部、施工监控部等部门骨干共同组成的兰州市水源地建设工程EPC项目部TBM2破碎带处置应急工作组,副经理团队轮流驻场值守,全过程监控现场施工安全与进度,及时召开例会,研判地质条件变化、设备运行状态,根据施工实际情况做出技术决策,为破碎带处理提供强大的技术支持。

  制订科学的脱困方案,需对前方地质条件准确研判。项目副经理齐三红、杨风威带领地质团队,结合前期勘察资料,多次钻进刀盘查看掌子面,并再次组队勘察地质地貌,全面分析地层岩性、构造影响、水文地质条件。同时,联合山东大学超前地质预报团队,采用三维地震法和激发极化法,对工程地质和水文地质条件进行预报。

  9月21日,EPC项目部组织建设、监理、施工单位和设备厂家召开现场研讨会,并特邀国内具备相关施工经验的专家,结合地质条件分析及超前地质预报结果,讨论形成了“手风钻+化学灌浆、手风钻+超前钻机”实施方案,保证TBM2安全通过破碎带。

  破碎带处置方案确定后,EPC项目部副经理兼TBM总监汪雪英协调设备厂家关键技术人员立即赶赴现场,联合施工分包商、设备厂商组成TBM设备工作组,对配置的超前钻机洞内组装和调试进行技术指导,配合现场钻孔及注浆加固工作;对TBM2进行全面检查和性能提升,为其脱困和加固后重新启动做好一切准备。

  不畏艰难 昼夜奋战

  9月22日,参建各方齐心协力,充分调动资源优势,调整现场生产模式,按照既定方案再次向破碎带发起总攻。

  然而,该段隧洞埋深约700米,存在高地应力释放的风险。更为不利的是,隧洞洞径小,掌子面操作空间极为有限,钻孔设备运转受限;施工过程中渗水量大且存在塌方现象,施工难度远超预期。

  面对困难,EPC项目部没有气馁和退缩,先后组织召开4次TBM2破碎带处理专题会,从灌浆材料、施工设备和工艺、资源配置等方面对方案进一步优化调整。11月8日,EPC项目部特邀意大利SELI公司技术总监抵达现场进洞考察,对施工中遇到的问题进行现场咨询,借鉴该公司的成功处理经验,对TBM2处置方案再次优化完善。

  前方的一举一动,牵动着后方领导的心。黄河设计公司董事长张金良时刻关注着破碎带处理进展,11月9日,他委托李清波副总经理陪同郑州大学院士团队赴现场考察,从灌浆材料特性、处置方案优化等方面给予技术指导。21日,黄河设计公司副总经理兼EPC项目经理牛富敏再次组织现场施工专题会,要求结合实际条件,在实施化学灌浆加固方案的同时,补充制订各级施工预案,确保一旦灌浆加固效果不理想时,能够及时实施下一级施工预案,早日完成破碎带处理工作。

  这些有效措施进一步激发了施工分包商的积极性和现场施工人员的工作热情。工人们纵然穿着连体雨衣,仍免不了浑身湿透,脸上分不清是汗水还是洞壁渗水,仍干劲十足。钻孔操作空间狭小,洞内高温、高湿,体能消耗特别大,工人3人一组,轮流上阵操持着手风钻,一个班下来,胳膊又酸又痛,仍无所畏惧。为有效指导钻孔灌浆施工及破碎带处理后TBM2掘进,EPC项目部现场人员24小时跟进现场造孔、灌浆的施工记录及信息统计,形成详细的数据资料,据此对地质情况进行预判,对施工效果进行分析,为破碎带处理提供技术支撑。

  铁龙抖甲 重振雄风

  就这样,历经89天的昼夜奋战,12月10日,TBM2在经过设备维护保养后,再次开机调试掘进。随着刀盘的缓缓转动,沉寂了89天的皮带机又一次运行,掘进岩渣随着皮带机源源不断地输向洞外,出渣量正常,掘进参数正常,现场一片欢呼雀跃。水电三局生产经理郑伟华、身高1米9的陕西大汉哽咽了,兰州水源地公认的“女汉子”——EPC项目部副经理兼TBM总监汪雪英哽咽了。89天的艰难和煎熬,成功实属不易,只有参与其中,方能体会滋味。

  截至12月20日,TBM2自遭遇破碎带以来,已连续掘进126米,基本通过了破碎带,但剩余洞段仍存在一定的地质风险。EPC项目部将联合山东大学对剩余洞段进行全覆盖超前地质预报,并参考超前地质预报,结合掘进参数及出渣量等做好地质研判工作,预筹突发情况应急处置措施。

  站在新起点,黄河设计公司EPC项目部以坚如磐石的意志,始终驻扎在施工最前沿,与参建各方同心携手,不忘初心、不畏困难、勇于拼搏,向着输水主洞全线贯通的目标奋进!

TBM2破碎带处理专家咨询会 

盾体清渣 

专家现场咨询 

专家现场指导化灌施工 


发布时间:2017年12月25日 责任编辑:郑梦玥  来源:
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