理论教育 永昌县水电工程局施工引硫济金工程成功完成隧道进口及出口段工程

永昌县水电工程局施工引硫济金工程成功完成隧道进口及出口段工程

时间:2023-05-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:引硫济金工程的施工主要有三部分,一是进场道路,二是引水枢纽,三是引水隧道。由永昌县水电工程局中标承担施工任务。按照引硫济金工程招标文件划分,引水隧洞工程分为两个标段,即:第一标段隧洞进口部分,标号为0-048.3-4+200段,第二标段为4+200-8+812.7段,隧洞全长8867.2米。但由于施工过程中隧洞进口段部分多次塌方,工期严重滞后,经多次调整,进口段实际完成了2049.5米,出口段实际完成了6812.7米。

永昌县水电工程局施工引硫济金工程成功完成隧道进口及出口段工程

引硫济金工程的施工主要有三部分,一是进场道路,二是引水枢纽,三是引水隧道

一是进场道路。进场道路又分进口区道路和出口区道路,进口区道路起自宁张公路(西宁张掖)K173碑号大梁至硫磺沟,修建约长7.5公里的道路,该路段大多为高山草甸草原和一段陡峭的石山,施工难度主要是草甸地层,表面为冻土,开挖后为淤泥软土,需下挖厚约一至两米的草皮及冻土淤泥之后再填埋块石、碎砾石,部分路段要填埋数次,厚度近两米以上,该路段由门源县公路工程队和永昌县水电工程局承担施工。自1995年5月开始至1995年9月完成施工任务,施工期间正逢山区雨季,几乎天天下雨,加之路基淤泥层较厚,施工机械车辆经常发生陷车滑塌现象,施工队伍为了保证按期完工,集中了数十辆推土机、装载机、自卸汽车到现场,克服了种种困难,保证了按期完工,为隧道施工创造了条件。出口区道路起于军马一场,经山区草原峡谷到小平羌沟隧洞出口,全长33公里。该路段山高坡陡,地形复杂,除军马一场至该场八连的7公里为地势平坦的草原外,其余地势均复杂多变。一是多次跨越小平羌沟主河道,修建大的桥梁两座,一般桥梁10多座,加之地处河谷两岸,山高坡陡,部分公路段需大挖大垫,部分路段面临泥石流危害。施工期间,河道内多次暴发洪水泥石流,使施工机械和车辆经常遭遇车陷淤泥,救援无路的困境,施工初期,由于道路未建成,施工物资、施工人员的生活用品无法及时供应,时常断粮断汽柴油,无奈之下,有时只好雇用马匹临时送往施工区救援。该路段主要由兰州市政工程公司、武威地区水电工程局、永昌城关工程队、山丹军马一场工程队等施工单位承担施工任务,自五月开工以来历经艰难困苦,9月份基本完成了施工任务,保证了隧洞口出口段的施工队按时进场。进出口两端道路合计全长40.5公里,全部投资1087万元。

二是引水枢纽工程。引水枢纽工程位于硫磺沟石峡门以上,离宁张公路7.5公里。是引硫济金工程的龙头工程部分,其主要作用就是拦截硫磺沟河水,并使其按设计要求和控制流量引入隧洞,也可在洪水期把控制流量之外的洪水排入原有的河道,保证按设计要求操作和控制水量。该工程由三部分组成,即进水闸工程、泄洪冲砂闸工程和溢流坝工程。引水枢纽工程在整体工程中规模较小,与引水隧洞相比较,工期较短,自1998年5月1日开工,2000年9月30日竣工,工期455天。由永昌县水电工程局中标承担施工任务。工程开工之后,受河道洪水的影响,尽量按照设计要求避开汛期,充分利用两个枯水期完成施工任务。施工采用二期围堰导流的方案,一期围堰从1998年5月至10月,用碾压土石料和编织袋装砂砾石填筑围堰坝体,在河道中间向右岸筑成土石坝围堰,使河水流入左岸狭窄河床泄流,围护右岸进水闸及泄洪冲砂闸的施工,包括岩石基础开挖和砼浇筑。当上述工程施工任务完成后,二期围堰从1999年5月至2000年7月,拆除右岸围堰,河水由泄冲闸泄流,再填筑左岸围堰,保证了溢流坝和左岸防绕坝渗流齿墙工程的施工。在二期围堰导流保护工程区的施工中,由于施工区场地狭小,无法使用大型机械,只能采用空压机配合风钻打眼放炮、水泵排水,人工装渣,拖拉机和架子车配合运输至碴场。上述区域的基础清挖全部到基岩之下,清基结束后,地质设计方代表一一进行地质验收编号、绘制断面图,做隐蔽工程纪录工作,使基础坐落在坚实的基岩之上。

基础开挖后即进入砼浇筑,由于地处高原山区,加之建成后要在水中浸泡,故对砼的防渗抗冻的要求很高,除严格控制砼的配合比和水灰比,还要添加防渗抗冻的外加剂,砼和钢筋砼工程全部采用机械拌和,机械振捣,人工架子车运输,人工平仓,砼浇筑厚度一般控制在30厘米以内,首先是基础砼浇筑,达到设计高程后架设钢模板,便桥脚手架。各部位砼浇筑完成后经取样试压,全部达到设计要求,土石方开挖和砼浇筑项目完成后,1998年9月30日开始,进入设备安装阶段,枢纽设备安装工程主要是泄洪冲砂闸闸门,进水闸门及启闭机设备,该机械由张掖地区农机制造责任公司水电机械厂承担加工和安装,设备在厂家制造,1998年9月运至工地后开始安装,自1998年9月30日开始至10月底结束。设备安装完成后进行了操作试验,对闸门、启闭机械电器等设备反复操作上下起吊、进行了运行调试,达到了正常运行的设计要求。

三是引水隧洞工程施工。按照引硫济金工程招标文件划分,引水隧洞工程分为两个标段,即:第一标段隧洞进口部分,标号为0-048.3-4+200段,第二标段为4+200-8+812.7段,隧洞全长8867.2米。但由于施工过程中隧洞进口段部分多次塌方,工期严重滞后,经多次调整,进口段实际完成了2049.5米,出口段实际完成了6812.7米。隧洞一标段即进口段部分先后由铁道部第十五工程局第三工程处和铁道部第一工程局第三工程处中标承担施工任务,二标段由铁道部第十八工程局第一工程处中标承担施工任务,隧洞进口段于1995年11月12日放炮开始掘进施工,出口段部分于1995年10月18日开始掘进施工。

根据冷龙岭隧洞工程海拔高,隧洞长,小断面,独头掘进长,地质条件复杂,施工难度大,工期紧等特点,设计单位会同指挥部多次到引大入秦,引洱入宾、小浪底秦岭隧洞等国内水利铁路等有关工地考察,详细比较,最终确定采用钻爆法施工方案,按新奥法要求施工,实施光面爆破技术,尽量减少洞室围岩破坏,通过采用锚喷支护措施,提高围岩自身强度,再进行二次砼衬砌,最后进行回填灌浆,以确保隧洞施工与永久运行安全。为此,要求隧洞施工时应采取全断面一次开挖方法,根据不同的围岩结构,选定合理的钻孔布置图。分层布置掏槽眼,中间眼,周边眼,然后采用液压凿岩机钻孔,根据围岩强度确定钻孔深度为2~2.5米。成孔之后,装设炸药用毫秒雷管塑料导爆管分段起爆。爆破后用LZ-120型轨道式立爪装碴机装碴,用电瓶车牵引梭式矿车有轨运输出渣。爆破清渣后即开始喷砼支护,根据围岩变形量测,对坚硬的Ⅰ、Ⅱ类围岩两炮一喷,只喷砼不需挂网,对Ⅲ类岩一炮一喷,对松软易塌的Ⅳ、Ⅴ类围岩则在炮响后先喷砼封闭,后采用系统锚杆挂钢筋网支护再喷一遍砼。严重的松软围岩洞段采用格栅支撑或14号工字钢加拱架支撑,强喷砼支护,以保证开挖后的成洞在未衬砌前的稳定和安全施工。隧洞出口段由于洞段围岩坚硬稳定,加之施工单位的施工组织管理比较得力,有完整的施工组织计划和措施,严格按照设计要求实施,故而进展一直很顺利,在完成原签订的4613米合同之后,三次续签合同增加了2200米,最终完成了6812.7米的隧洞掘进和与之配套的洞室砼衬砌及回填灌浆工程,掘进、衬砌长度占隧洞总长度的76.8%。而隧洞进口段工程在掘进施工中很不顺利,由于隧洞所经地段地质条件极其复杂,影响工程正常施工的事件频频发生。隧洞进口段开始是铁道部十五工程局三处施工,由于地质结构条件差,围岩承载能力弱,给施工带来了很大困难,自1996年11月开始至1997年11月7日,进入隧洞施工已历时24个月,累计完成隧洞掘进516.5米,与原定合同工期相距甚远,期间发生大的塌方4次,因处理塌方而停止掘进累计达285天,占隧洞掘进施工时间的53%。在整个施工期间有一半的时间忙于应付和处理塌方。由于工期严重滞后,甲乙双方签订的施工合同无法履行,给业主带来了很大损失。为了尽快扭转施工的被动局面,减少工期损失,引硫工程指挥部同铁十五局三处于1997年11月协商终止了施工合同。所剩余工程由金昌市人民政府于1997年11月28日重新招标后由铁一局三处中标承建。铁一局三处中标之后立即组织施工队伍进场,于1997年12月重新开工。在之后的5年施工期间,乙方吸取了以前的教训,采取了很多有效措施,加强了施工管理,尤其是针对复杂的地质结构,在塌方体洞段,采用新的较为有效的超前注浆、加固松软岩体之后架设管棚等施工方法,稳步开挖,渡过了十分艰难的围岩洞段,实现了贯通。在铁一局三处施工的5年时间也发生了5次大塌方,其中,发生在洞线1+186.3洞段的第8次塌方最为严重,来势凶猛,突发性很强,塌方体量有4000立方米,塌方发生时声如巨雷,从掌子面涌出的塌方体碎屑流,状似饱和的黑芝麻糊,瞬间从掌子面往洞口方向推进了500多米,幸亏掌子面的人员在发生塌方前已经撤离至掌子面500米之外,并在听到剧烈的塌方声音和从掌子面推出的强大气流时,迅即向洞口跑出。塌方体所处洞段距地面近200米,已全部塌陷到顶,形成了直径 10多米的大坑。塌方涌出的碎屑流把掌子面前的扒碴机、梭式矿车和500米洞段的三管两线全部摧毁,此次塌方是工程施工过程中最大也是最难处理的一次,仅清挖塌方体和固结灌浆恢复正常施工就耗时一年半。隧洞一标段历次大塌方造成停止掘进长达1384天,占整个工期的54.2%,塌方碴体9800立方米,占隧洞一标段开挖量的34%,由此可见,该隧洞工程地质结构的复杂性在国内隧洞工程中实属罕见,施工难度也是屈指可数。值得庆幸的是在长达8年的隧洞施工期,尽管发生了9次大的塌方,但没有人员伤亡事故,无一人因施工而死亡。

于隧洞掘进稍后进行的隧洞衬砌施工,也是一项难度很大的工序项目。因隧洞地处深山老林,建成后的维修施工难度很大,设计单位根据建设管理单位指挥部的要求,对隧洞工程的衬砌采取全程全断面砼或钢筋砼衬砌的方案,根据围岩情况原定采用A、B、C、D型衬砌型式,后根据地质变化的情况对衬砌结构型式进一步细化,施工中分别采用A、B、C、C变、D、D变、D加、马蹄形断面8种结构形式。对Ⅰ、Ⅱ类围岩采用喷砼厚5厘米,砼衬砌拱墙和底板厚度均为20厘米,不需加钢筋的C18砼先拱墙后底板的衬砌顺序,Ⅲ类围岩采用B型断面衬砌,喷砼厚度为10厘米,拱墙厚度为25厘米底板厚度20厘米,亦为C18砼衬砌。对于Ⅳ类围岩段,采用C型或C变型衬砌形式,拱墙喷锚支护喷砼厚度一般为10厘米,拱墙和底板采用钢筋砼衬砌,衬砌厚度拱墙为30厘米,底板厚度C型为20厘米,C变型为30厘米。对Ⅴ类围岩和地质结构特别恶劣的塌方洞段,根据围岩地质状况的差异,分别采用了D型、D变型,D加型和马蹄型衬砌的结构型式,D型、D变型、D加型结构型式仍为圆拱直墙断面D型、D变型、喷锚支护,喷砼厚度一般为15 厘米,钢筋砼衬砌,衬砌厚度拱墙35厘米,底板厚度D型25厘米,D变型35厘米,D变型衬砌厚度拱墙和底板均为40厘米的钢筋砼。对发生了大塌方的洞段,采用了马蹄型断面衬砌型式,因该型式断面受力均衡,施工时和运行时受各方面岩石压力后不会变形,喷砼厚度为15厘米,钢筋砼衬砌厚度为50厘米,全断面一次浇筑成形。隧洞衬砌工程每5米为一浇筑段,先架设衬砌拱架,然后逐层装设模板。浇筑所需砼为洞外干料拌和,梭式矿车运至衬砌段的会车道洞段,然后采用二次加水机械拌和,再用砼输送泵压入自制钢模台车模板内,用机械震动泵振摇成型。隧洞衬砌完成后再在拱顶部打孔,回填灌浆,利用机械压力把衬砌层和开挖的围岩之间的岩隙填实。

上述各施工环节,多为平行作业,为便于施工中互不影响,沿洞长每500米左右设置会车道一处,长约50~100米不等,在一侧加宽1.3米,同时也可布置变压器洞室。洞内设永久排水沟布置在往下行方向的左侧,过水流量按100立方米/秒设计 ,采用V型砼预块和矩形断面上加盖板砌筑。进口段的洞内渗水采用水泵抽管引排,出口段采用排沟自流排水。

隧洞通风排烟采用硬质管串联大功率轴流式风机送风和排烟,洞口设一风机,掌子面附近设一风机,风管直径采用800~1000毫米的硬质风管,通风距离在3千米以内时,只在洞口开一台风机,通风距离大于3千米处串联一台助推风机采用长管道互通式通风。基本满足了洞内排烟的要求。(www.daowen.com)

隧洞内外的电力供给和手持风抢的高压风力,由施工单位在隧洞进出口隧洞外的地面建成,柴油发电机组机房和空压机机房保证了施工期间的动力所需。

由于隧洞施工的艰巨性和复杂性,成为整个引水工程的控制性工程项目,2002年9月12日2时,隧洞掘进顺利贯通。当隧洞贯通的喜讯通过电台汇报到市上领导机关后,市上领导格外高兴,市长卢有治、市政协主席曹长庚当天即带领领导机关有关人员驱车赶往隧洞进口,稍事休息后于下午三时带领指挥部人员和铁一局工地负责人进入隧洞进口在贯通点2+000处仔细查看贯通点对接情况,看到误差很小(轴线误差偏0.27米,高程误差0.22米),感到很高兴,对施工单位给予了表扬,并勉励指挥部全体工作人员协调配合施工单位抓好工程贯通后的拱墙衬砌,底板衬砌和回填灌浆等后续工作,努力实现当年全面完工,明年5月通水的总体目标。下午三时卢有治市长、曹长庚主席带领指挥部和施工队的有关人员一行八人从贯通点2+000处步行走出隧洞出口8+817.7处,仅这段就长6800多米,步行用时一小时二十分钟。隧洞贯通后市委、市政府于9月27日在隧洞进口举行庆贺贯通的祝捷大会,市委、市政府领导到会讲话,市县区领导与工程有关的设计单位建设管理单位、施工单位等各方人员上千人参加了大会,使全体参战人员受到了极大的鼓励,为后续各项任务的顺利完成创造了条件。之后指挥部会同各施工单位全面检查,认真完成剩余各项工程任务,为2003年5月全面完工,顺利实现通水进行了最后的冲刺。

隧洞贯通后到2003年4月底,施工单位加快了剩余工程项目的施工进度,进口段抓紧拱墙及底板衬砌,力争把工程耽误了的工期尽力挽回,拱墙衬砌从每天一个分段5米增加到2~3个分段,底板衬砌每天平均10~15米。12月21日隧洞拱墙和底板全部完成,隧洞出口段在这之前的7月3日已全部完成。之后两家施工单位对Ⅲ类围岩洞段在拱顶120°范围内进行了回填灌浆。与此同时,进出口段对洞内“三管二线”进行全面拆除清理,并对施工支洞进行永久封闭。

上述工程项目在2003年3月底前全部完成。4月份隧洞全面进行现场清理,引水枢纽也已全面清除场地施工垃圾,至此,施工任务全面完成,实现了2003年5月9日顺利通水的既定目标。

引硫济金工程建成通水以来,引入了黄河上游支流的来水,极大地缓解了金昌市用水紧张的局面,为全市工农业生产和经济社会建设做出了突出贡献。

这项工程顺利建成并发挥效益,凝聚了金昌市委、市政府历届领导班子的正确决策和全市人民的共同努力,从全民捐款到各方支援,通力合作,攻坚克难,全市人民为之做出了很大贡献。1995年是工程建设的开工之年,也是引硫济金工程的关键年,这一年8月,新任市委书记蒋延东刚上任之后就立即亲自抓引硫济金的项目报批工作,他利用之前在中央机关工作的特殊身份,先是带领市上领导相关人员向中央部委汇报,之后又派出副市长曹长庚长驻北京,直到把整个审批工作全部完成,这是最难最重要的工作。工程开工初期,由于各方投资和贷款未能及时到位,市委顺应全市人民的要求,号召全市人民集资捐款,水源乡十六岁的农村姑娘胡慧霞把参加科普知识比赛的50元奖金捐出来支援引硫工程,一名家庭生活较困难的机关干部王全有捐出了一个多月的工资3000元,市委书记蒋延东带头捐款3000元,在他们的带领下全市机关干部企业职工、学校师生也踊跃捐款,不到10天时间即捐款572万元,解决了工程开工急需。

这些事例充分证明,引硫济金工程是一项民心工程,德政工程,是全市人民共同努力下完成的一项造福子孙后代的工程。吃水不忘挖井人,我们不能忘记为金昌市引硫济金工程建设做出贡献的决策者和建设者们。

(作者系金昌市引硫济金工程建设指挥部常务副总指挥)

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