以隧道及地下工程领域领军企业为目标的中铁隧道集团,多年来致力于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,尤其是在各类复杂特殊地质条件下的隧道和地下工程施工方面不断总结并推成出新了许多工艺、工法和技术,目前中铁隧道集团已获国家专利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。在西成客专9标施工中,针对长大隧道、高地应力、地质复杂多变的施工环境,项目部又成功运用新工艺工法,有效地解决了施工难题,为度过施工安全风险,为实现工程主体完工发挥了突出作用。

中铁隧道集团承建的西成客专9标项目部自2012年底开工以来,在集团大力支持和帮助下,项目部积极探索和运用三台阶法带仰拱一次开挖工法、钢筋冷挤压连接工艺、超声波焊接防水板等新工艺工法,有效解决了何家梁隧道、漆树坝隧道、房家湾隧道等长大、高危隧道的施工难题,极大地缓解了工期压力,推动了工程建设的稳步快速推进。目前,西成客专9标主体工程已完成90%以上,各节点目标均顺利提前完成,为确保标段工程履约和全线工程按期完工奠定了坚实基础!

西成客专9标全长约27.8公里,标段内有隧道5座总长26.3公里,桥梁4座,总长1.3公里,桥隧比达99.6%。标段线路穿越大巴山区,点多线长,山势陡峭,沟壑交织,地理环境差;隧道地质情况复杂,有“地质博物馆”之称,岩溶涌水地层发育,地应力大,岩爆等施工风险大,是全线公认施工难度最大的标段。

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,标段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,项目部发挥隧道局专业技术优势,积极开展新工艺工法的不断探索和研究。

标段内的5座隧道主要为IV、V级围岩,设计采用三台阶法施工。传统的三台阶施工法分上中下三个台阶依次开挖并完成初期支护,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,施工安全风险大。仰拱施工对掌子面作业影响大,导致工序衔接效果差,作业循环时间长,月均进尺一般在80米左右,另考虑到复杂地质等因素影响,只能勉强达到业内的开挖平均水平。

针对传统三台阶法的弊端,西成客专9标项目部结合标段内隧道施工实际,所属工区积极进行改良创新,经过管段多个隧道作业面的反复试验,终于探索出三台阶法带仰拱一次性开挖工法。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),三次扒砟,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,将仰拱初支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。由于上中台阶长度控制在5~6米,既满足人员、机械设备作业空间,又有利于缩短挖机扒砟时间。此外,中下台阶两侧开挖必须错开至少2~3米,杜绝了同榀拱架两侧拱脚同时悬空,确保了施工安全。该工法的运用,有效发挥了各工序平行作业的特点,增大了作业空间,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。

目前,三台阶带仰拱一次开挖工法已在标段内全面推广。施工中,西成客专9标项目部还探索研究出钢筋冷挤压连接工艺、超声波焊接防水板工艺、矮边墙凿毛工艺等新工艺,为隧道快速施工创造了条件,极大地缓解了工期压力,推动了全标段工程建设的稳步快速推进。当前标段各节点目标均顺利提前完成,主体工程已完成90%以上,施工成本也得到有效控制。项目部一举扭转工期滞后、成本亏损的被动局面,以独到的隧道施工能力再次引领全线,得到中国铁路总公司领导和业主的高度认可和赞誉,展示了中铁隧道集团在隧道和地下工程领域“国家队”的形象。

西成铁路客运专线陕西有限责任公司多次组织全线各标段到西成9标学习观摩,要求在全线推广借鉴西成9标的施工管理经验,中铁隧道集团也组织在建的杭黄铁路、宝兰客专等多家单位到西成客专9标项目部观摩学习,三台阶带仰拱一次开挖工法和多个新工艺也推广运用到多个铁路项目。在中铁隧道集团承建的杭黄铁路项目,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级围岩月进尺202米的业内最好成绩。