谢 乐 张高生 杨培磊

以隧道及地下工程领域领军企业为目标的中国中铁隧道集团,多年来致力于各类复杂特殊地质条件下隧道与地下工程领域新技术、新工艺、新工法的研究、开发与运用,取得显著成效。目前,中铁隧道集团已获得国家专利88项,创国家级工法21项、省部级及企业级工法300余项,积累了较丰富的施工经验。

针对长大隧道多、地质复杂多变等不利因素,中铁隧道集团西成客专9标项目部成功运用新工艺工法,破解了诸多施工难题,赢得业主好评。

开工以来,在集团大力支持和帮助下,项目部积极探索和运用三台阶带仰拱一次开挖、钢筋冷挤压连接、超声波焊接防水板等新工艺工法,攻克了何家梁隧道、漆树坝隧道、房家湾隧道等长大和高危隧道的施工难关,极大地缓解了工期压力,推动了工程建设稳步快速推进。目前,西成客专9标主体工程已完成90%以上。

西成客专9标长约27.8公里,桥隧比达99.6%。开工之初,受外部干扰多、地质条件复杂、施工环境差、施工队伍退场等诸多因素影响,工期一度滞后半年之久,项目成本亏损近1亿元之多。为加快施工速度,节约施工成本,尽快扭转被动局面,项目部发挥隧道专业技术优势,迅速组织人员开展新工艺工法的探索和研究。

标段内的5座隧道主要为IV级、V级围岩,设计采用三台阶法施工。传统的三台阶法分上、中、下3个台阶依次开挖并完成初支,仰拱开挖支护滞后,下台阶单独施作,隧道初期支护封闭成环时间长,施工安全风险高;仰拱施工对掌子面作业影响大,工序衔接效果差,作业循环时间长,月均开挖进尺一般在80米左右。

针对传统三台阶法的弊端,项目部结合施工实际,组织所属工区积极进行改良创新。经过标段内多个隧道作业面的反复试验,他们终于探索出三台阶带仰拱一次开挖工法。该工法的特点是:仰拱同下台阶一次开挖成型,各工序平行作业,隧道开挖初支每循环包括两次爆破、两次喷射混凝土 (上中台阶1次、下台阶和仰拱1次),3次扒砟,循环时间比传统三台阶法节约3个小时左右,月均开挖进尺可达100米以上。

运用三台阶带仰拱一次开挖工法后,仰拱初支被纳入到三台阶工序管控,支护体系及时封闭,施工步距满足规定,保证了掌子面施工的连续性。上、中台阶长度控制在5至6米,既满足人员、机械设备作业需求,又有利于缩短挖掘机扒砟时间。此外,中、下台阶两侧开挖必须错开至少2至3米,杜绝了同榀拱架两侧拱脚同时悬空现象的出现,确保了施工安全。

“该工法促使各工序平行作业,扩大了作业空间,减少了人工机械投入,既减轻了仰拱单独开挖对其他工序造成的干扰,又有效提升了仰拱开挖成型质量,同时也减少了对围岩的爆破扰动,提高了整体施工进度和效率。”现场施工技术人员介绍说。

目前,三台阶带仰拱一次开挖工法已在标段内全面推广。

借助新工法工艺,9标各节点目标均提前实现,施工成本得到有效控制。项目部一举扭转工期滞后、效益滑坡的被动局面,以较高的隧道施工水平再次引领全线,得到中国铁路总公司相关领导的认可,展示了良好的企业形象。

西成客专陕西有限责任公司多次组织全线各标段到9标学习观摩,要求推广借鉴9标施工管理经验。中铁隧道集团还将9标探索出的新工法工艺推广到在建的杭黄铁路、宝兰客专等项目。中铁隧道集团杭黄铁路项目部结合实际对三台阶带仰拱一次开挖工法进行改良,创下了IV级围岩月开挖进尺202米的好成绩。