创新设计攻克海子山极软岩

北方人喜欢冻豆腐它孔隙多特入味咬一口鲜嫩多汁就是好吃!
2018年10月22日
白桦和红桦_深圳特区报数字报
2018年10月22日

近日,四川甘孜藏族自治州456省道石渠至马尼干戈段公路(简称石马路)改建工程的控制性工程——海子山隧道正式贯通。石马路全长217公里,全线月开工,主体工程除海子山隧道外已于2014年9月底完工。

海子山隧道全长2522米,洞口平均海拔4371米,自然条件恶劣,具有“高海拔、严寒、低气压、低含氧量”的特点。隧址区年平均气温低于零摄氏度、洞口最低温可达零下33摄氏度,每年仅6至8个月的有效工期。负责海子山隧道勘察设计的四川省交通运输厅公路勘察设计研究院(简称四川公路设计院)面临着层层挑战。

受强烈地质构造影响,海子山隧道整个隧址区几乎全是松散覆盖层,基岩出露极少,无法通过地表的基岩推测洞身的岩性及岩层分布规律,只能通过钻孔、物探等勘察手段查明洞身地质情况。为此,勘察人员历时100多天,肩挑背扛上百公斤的物探仪器,沿轴线方向给整座隧道做了一次“CT”检查,为顺利完成该项目的勘察设计工作奠定了坚实的基础。

同时,该项目勘察设计还面临极其复杂的地质条件和恶劣的气象条件。隧道洞身围岩经过多次褶皱扭曲,节理裂隙发育,岩体柔软、破碎,稳定性极差,属于极软质岩,尤其在地下水的浸泡下,就如同一块泡水的豆腐,一碰就碎,一挖就塌。要在“豆腐”上打洞,成为该项目勘察设计面临的巨大难题。

面对如此技术难题,四川公路设计院积极组织技术骨干开展创新攻坚,依托该院主持完成的交通运输部西部科技项目“高海拔地区复杂地质条件下公路隧道设计与施工技术研究”“恶劣地质条件长大山区隧道施工安全风险防控与示范”等课题研究成果,经过深入的实地调研论证,创新设计理念、技术,巧变“水豆腐”为“冻豆腐”。

四川公路设计院在设计上打破了高海拔高寒隧道冬休的传统,利用富水松散体冻结后强度提高的特性,将冷空气引入隧道冻结掌子面和周边围岩,在冬季实现顺利挂口进洞,预留注浆管解冻后注浆固结围岩,确保了隧道洞口段安全快速施工。

同时,四川公路设计院妙用“卤水点豆腐”。因隧道构造发育、岩体破碎、地下水发育,自稳能力差,极易造成变形坍塌。该院针对性采用化学材料注浆,实现堵水和固结松散岩体双重作用,在隧道一定范围内将自稳性极差的“豆腐”快速凝结形成封闭固结体,从而增强围岩自稳和承载能力,并在固结体外采取钻孔引排地下水,释放水压力,有效避免了隧道发生塌方、变形。

针对软弱围岩“变形大、围岩不稳、安全隐患大”的特点,四川公路设计院创新设计“多块开挖分层支护”工法,并结合高海拔现场机械及人工效率低的现状,提出“刚柔并济”的原则,以“控变形、强支护”为主要解决方案,坚持“三台阶七步开挖法”,将“大块豆腐”从空间上调整为多层状“小块豆腐”,实现短进尺、多工作面“多块”开挖,“分块”及时支护。该解决方案可有效约束围岩变形,提高围岩稳定性,同时降低施工人员劳动强度,进而破解了软岩隧道的建设难题。

针对该隧道高寒高海拔、含氧量低的恶劣施工条件,四川公路设计院本着“以人为本”的设计理念,对供氧、保温、抗防冻等措施进行了专项设计,保障了施工人员的人身安全,显著改善施工条件,大大降低施工风险,确保了海子山隧道从开工至贯通未发生一起安全责任事故。

针对高山缺氧,四川公路设计院采用隧道吸氧车为施工人员提供充足氧气,生活区采用吸氧室和高压氧舱对高原反应者进行理疗。同时,该项目在施工中采用多班倒、轮休工作制以降低施工人员劳动强度,规定工人每天的劳动时间不超过6小时,重体力劳动不超过4小时,并进行统一劳动保护和卫生防疫,统一居住条件及饮食标准,配备医疗车及必要的医疗设施、药品、医务人员。

为避免隧道受冻害,隧道内采取了内贴式保温板进行保温。同时,四川公路设计院还采取接长透光明洞、利用日照对隧道洞口进行加热,既解决了洞口风吹雪病害,也解决了隧道衬砌冻害。

目前,海子山隧道已实现全线贯通,四川公路设计院正在抓紧研究制定交通安全措施,拟结合隧道土建情况,配合建设、运营单位完善交通安全措施,为实现海子隧道通车做好运营安全技术保障。

四川公路设计院通过对海子山隧道设计总结,进一步积累了川西高原地区公路隧道的勘察设计与工程建设经验,为更好地服务在建的折多山、邛崃山、梦笔山、无名山等重点隧道工程打下坚实的技术基础,为四川省交通运输厅正在组织编制的《川西高原公路隧道设计与施工技术指南》《寒区公路隧道设计标准》提供有力支撑。

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注