—— ——記中鐵二十一局“茅以升鐵道工程師獎”獲得者黃炬銀
記者 尹登明 通訊員 周婷婷 彭嶸
位于廣西境內(nèi)的貴南高鐵8標段,橫跨河池都安、南寧馬山兩市兩縣。該標段三座隧道貫通、9座橋梁下部結(jié)構(gòu)完工、國內(nèi)350公里高鐵跨度最大的純混凝土連續(xù)梁合龍,175萬方路基土石方施工結(jié)束,主體工程完成80%。
該工程的順利進行,離不開“茅以升鐵道工程獎”獲得者——中鐵二十一局集團貴南高鐵8標項目部總工程師黃炬銀的艱辛付出,是他帶領(lǐng)一個充滿朝氣的技術(shù)團隊,手握科技利劍,以堅韌不拔的毅力,攻克了被喻為世界級施工難題的“喀斯特地質(zhì)地貌”技術(shù)難關(guān),使施工取得了決定性勝利。

笑傲雪域筑天路
拉日鐵路是黃炬銀參加工作以來最具挑戰(zhàn)性的項目。2011年初,中鐵二十一局集團中標拉日鐵路TJ5標,管段共46.44公里,由該集團三、四公司承建。其中由三公司擔負施工的宗嘎1號隧道,全長1.041萬米,被業(yè)主青藏公司拉日總指列為全線重難點控制性工程,是中國在建高原鐵路最長的單線隧道。雅魯藏布大峽谷,長約90多公里,氣勢磅礴,位于雅魯藏布江上游。拉日鐵路宗嘎1號隧道,就橫臥在海拔3890米的大峽谷北麓。2011年3月21日,隨著一聲開山炮的炸響,開啟了黃炬銀和同伴們修筑天路的征程。
黃炬銀上場拉日鐵路之前,他負責的9383米的包西鐵路新九燕山隧道順利貫通,積累了長大隧道施工經(jīng)驗。作為項目部總工程師,他以挑戰(zhàn)自我的精神,在宗嘎1號隧道積極推行標準化管理,把施工高原第一萬米特長隧道,作為一種無上榮譽和機遇,決心為青藏高原打造一座流芳百世的建筑豐碑。

除了開挖按“新奧法”工法組織施工外,黃炬銀還根據(jù)圍巖情況,采用不同的開挖方法。為解決高原隧道施工中洞內(nèi)通風排煙慢、粉塵污染嚴重等問題,他積極推廣使用水壓光面爆破施工新技術(shù);通過在宗嘎1號隧道8個作業(yè)面的積極推廣,不但解決了洞內(nèi)通風排煙和粉塵污染的問題,還大大的提高了隧道掘進速度,為宗嘎1號隧道的按期貫通奠定了堅實的基礎(chǔ),為公司后續(xù)推廣使用水壓光面爆破施工新技術(shù)樹立了典范。通過采用水壓光面爆破施工新技術(shù),解決了隧道超欠挖嚴重的問題,達到了開挖面平整,輪廓圓順,炮痕率達到了95%以上,被業(yè)主樹為技術(shù)典型,成為其他標段學習樣板。

正當黃炬銀和同事們以“高原缺氧,斗志更足”的氣勢,突破5000米大關(guān)的時候,卻遭遇了巖爆。說起巖爆,隧道施工人員無不談虎色變。巖爆是埋藏深度較大,地應力較高的地下工程;開挖過程中,經(jīng)常遇到的地質(zhì)災害之一。
為將巖爆危害降到最低,黃炬銀對已經(jīng)發(fā)生的巖爆破壞方式、巖體應力水平、巖石強度、結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征,進行分類總結(jié)和建立經(jīng)驗判斷方法。同時加強超前地質(zhì)探測,開挖采用“短進尺、多循環(huán)”,并利用光面爆破技術(shù),嚴格控制用藥量,以盡可能減少爆破對圍巖的影響,使開挖斷面盡可能規(guī)則,減小局部應力集中發(fā)生的可能性。巖爆地段開挖進尺,嚴格控制在2.5米以內(nèi)。
及時打超前鉆孔,施作錨桿,加固巖體,釋放并應力,改變巖爆觸發(fā)條件,控制巖爆發(fā)展。在巖爆劇烈地段,采取架設(shè)鋼架和打超前錨桿的支護方案。同時噴霧注水,降低圍巖表面張力,形成多措施并舉的聯(lián)合支護體系,有效防治了巖爆危害。
2013年5月25日,宗嘎1號隧道順利貫通,隧道獲國家級工法1項,國家發(fā)明專利1項,省級工法6項,榮獲“國家優(yōu)質(zhì)工程”獎。
創(chuàng)新助力浩吉運煤大通道
革命圣地延安,來自湖南的黃炬銀與這里頗有緣份。2010年,他在延安貫通了9383米的包西鐵路新九燕山隧道,時隔5年之后,又在延安寶塔區(qū)書寫浩吉鐵路新的筑路傳奇。浩吉鐵路全長1814.5公里,從北到南跨越七個省區(qū),是世界上一次建成里程最長的重載鐵路,國內(nèi)規(guī)模最大的運煤專線。黃炬銀再次披掛上陣,成為項目總工程師的不二人選。這一次,他要面對的是全長8960米的君子隧道、7062米的小南源隧道;雖然沒有前兩座隧道長,但這兩座隧道加起來,卻超過17公里,在公司的隧道施工史上,已是獨一無二的。

業(yè)主根據(jù)隧道地處黃土高原的特點,將原設(shè)計鋼拱架二襯改為格柵拱架,兩座隧道需加工“8字筋”88萬個,注漿小導管15萬根,累計加工鋼材1.1萬噸。
在黃炬銀技術(shù)指導下,全國五一勞動獎?wù)芦@得者馬小利刻苦攻關(guān),成功研發(fā)出10余種,共25臺機械設(shè)備。其中,“8字筋沖壓機、8字筋組合成型機、注漿導管組合鉆床、8字筋彎曲機”等系列機械設(shè)備,成為了隧道施工的拳頭產(chǎn)品。這些技術(shù)創(chuàng)新成果,正契合了業(yè)主大力推崇“新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備”的施工理念,極大地提升了中鐵二十一局在業(yè)主心目中的地位。
小南塬隧道真空降水工藝,是黃炬銀攻難克險,挑戰(zhàn)復雜地質(zhì)隧道的又一杰作。全長7067.2米的小南塬隧道,地處陜北黃土高原東南部的宜川縣,整體為黃土殘垣地貌,地質(zhì)結(jié)構(gòu)為沖積砂質(zhì)黃土。就在出口與1#斜井剩余410米時,掌子面出現(xiàn)大量滲涌水。平均每天掘進不到半米,隨著架橋機步步逼近,小南塬隧道從進度領(lǐng)先變成了全線的“卡脖子”工程。
黃炬銀說:“從2017年7月20日以來,掌子面近百米范圍內(nèi),變成了‘水簾洞’,沙質(zhì)黃土遇水變成軟泥,隧道圍巖變成‘嫩豆腐’,拱腳沒有承載力,坍塌頻繁,嚴重威脅施工安全,再加上土石界面起伏、淺埋等,隧道施工受阻。”業(yè)主、設(shè)計院、總監(jiān)辦、施工單位各路專家聯(lián)合匯診,先后五次召開專題研討會。集團公司、公司兩級聯(lián)合派出工作組,項目部成立督導組指導施工。
超前帷幕注漿、超前水平旋噴樁、封閉掌子面注漿、袖閥管地表注漿再配合超前支護、超前地質(zhì)預報措施,雖然窮盡了隧道施工的所有手段,小南塬隧道成了一道難以逾越的障礙。
帷幕注漿一個循環(huán)20天,300噸漿液注進去又倒流回來,一百多萬元打水漂。封閉掌子面注漿30噸左右,耗時72小時,每次消耗材料費近二十萬元,成本投入巨大,且沒有什么效果。如果隧道不能按時貫通,往南方向的9標、10標一百多公里管段內(nèi)的架梁將受阻,影響蒙陜指揮部整體施工部署。
“能否先將掌子面的水排掉呢?”黃炬銀冥思苦想。他的這一想法,得到項目經(jīng)理吳小峰的支持。說干說干,施工人員在拱部打一排深3.5米,間距在10厘米的小導管,使拱頂形成一圈受力管棚,再在掌子面選擇冒水明顯的泉眼,打進十幾根深度在3米的排水管,然后將排水管用閘閥串聯(lián)起來,連接至真空降水泵,水沒有流出來就被抽走,避免了沙質(zhì)黃土圍巖被滲水浸泡,圍巖穩(wěn)定性增強。“其原理就象注射器一樣,用針頭伸進瓶子抽水。”黃炬銀形象地比喻。

貴南高鐵挑戰(zhàn)“喀斯特”地質(zhì)
憑心而論,貴南高鐵8標的白秀山1#、白秀山2#、坡蕉1#三座隧道累計總長才6843米,對黃炬銀來說,完全不在話下。但是,喀斯特地質(zhì)地貌卻讓黃矩銀吃盡了苦頭。不僅是隧道,18.1公里的橋梁、2公里的馬山車站、1.8公里的路基下面,全都密布著溶洞。在工程界,喀斯特地質(zhì)被公認為“世界級施工難題”??λ固氐刭|(zhì),是具有溶蝕力的水對可溶性的石灰?guī)r,進行溶蝕作用所形成的地表和地下形態(tài)。喀斯特地貌地表崎嶇不平,而地下則發(fā)育著暗河、溶洞,是工程施工的巨大難題。黃炬銀雖然貫通了幾座八、九千,上萬米的長大隧道,但在喀斯特地質(zhì)面前,卻甘當小學生。用他的話說:“從頭學起。”
白秀山1#出口巖溶發(fā)育,有11個比較大的溶洞,分布在一千多米的范圍內(nèi)。最大的溶洞縱向長4米、寬5米,洞頂高達十幾米。他指導工人在邊墻和拱頂加強初期支護,加密鋼拱架支撐,間距0.6米一榀,在溶洞空腔處泵送混凝土處理方法。
白秀山2#隧道大的溶洞就達到14個,平均一百多米一個。一下大雨暴雨,隧道涌水就會漲到5萬立方米,最高日涌水量達到7萬立方米;如何治理涌水,成為最突出的問題。好在經(jīng)理池平平、書記高新平、常務(wù)副經(jīng)理衛(wèi)福星等,都是項目總工出身,都干過許多重大工程,是公司所有項目技術(shù)力量最強的陣容。為了克服涌水對隧道施工的影響,黃炬銀和班子成員研究,解決了隧道涌水難題。

三工區(qū)經(jīng)理余濤在上一個項目也是總工程師,技術(shù)精湛。黃炬銀與他仔細研究地基處理施工方案。根據(jù)地下溶洞情況,樁基澆筑混凝土后,每一排樁上面設(shè)置厚1.1米的鋼筋混凝土橫向托梁,然后分塊整體澆筑厚1.2米的鋼筋混凝土,施工過程等于是在路基上架橋,確保今后高鐵安全運營。經(jīng)檢測,車站路基合格率達到100%。
管段內(nèi)六太雙線特大橋4435米,30~121#墩沿河邊稻田布設(shè),幾乎每一個橋墩下面都有溶洞,施工樁基地質(zhì)塌孔非常嚴重。前后有四家樁基施工隊伍進場,一看是這種地質(zhì),嚇得直接就走人。設(shè)計澆筑混凝土30多方的樁基,灌注了340方混凝土才填滿,超方達10倍,為保證工程質(zhì)量,只能不計成本,類似問題幾乎每根樁都存在。119#樁基設(shè)計長60米,在打到30米處時出現(xiàn)裂縫,施工人員進行注漿固結(jié)處理,填充混凝土再打樁,前后打了一個多月才完成。87#樁基溶洞塌陷,把鉆井平臺和鉆機都一下塌進去了,幾畝大的一個稻田,水全部漏掉。先后有4個橋墩樁基在施工中,因溶洞塌陷鉆機掉了進去,有的鉆頭還掉進井里,給施工帶來了極大麻煩。
科學有險阻,苦戰(zhàn)能過關(guān)
沒有任何困難能阻擋黃炬銀前進的腳步。紅渡紅水河特大橋全長5776米,橋?qū)?2.6米,橋面至河面高度達70米,飛跨紅水河主河道的主橋,設(shè)計為一聯(lián)長達323.8米的混凝土連續(xù)梁,被列為貴南高鐵全線關(guān)鍵控制性工程之一。時速350公里高鐵,跨度156米純混凝土連續(xù)梁,在亞洲乃至全世界,都堪稱第一。黃炬銀根據(jù)大跨度純混凝土橋梁結(jié)構(gòu)受力特點,在原有線形監(jiān)控信息化平臺基礎(chǔ)上,對連續(xù)梁關(guān)鍵控制斷面的應力、結(jié)構(gòu)變形進行自動化監(jiān)測。針對懸臂澆筑連續(xù)梁的施工特點,建立了預測、施工、量測、識別、修正、預測的線性預測及監(jiān)控體系。在懸臂澆筑前根據(jù)施工組織設(shè)計、設(shè)計文件、已知參數(shù)和經(jīng)驗參數(shù),采用橋梁博士、MIDAS等結(jié)構(gòu)分析軟件,對梁體施工狀態(tài)進行正向和反向模擬,計算出不同施工狀態(tài)下的撓度變化,以此為依據(jù)指導施工。

黃炬銀是一個對技術(shù)工作一絲不茍,尤其是對高難度工程,抓質(zhì)量抓規(guī)范施工親歷親為。他不顧五十多度的高溫,下到連續(xù)梁腹板內(nèi)對掛籃移動、模板安裝、鋼筋焊接、鋼筋間距等檢查才放心。他說:“鋼筋焊接不牢、間距差一點都會對梁的受力結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重大影響,絲毫馬虎不得。”2021年7月24日,紅渡紅水河特大橋連續(xù)梁順利合龍,這一全線重點控制工程獲得圓滿突破,業(yè)主專門給公司發(fā)去賀電祝賀。

多年來,黃炬銀一直站在科技前沿,在創(chuàng)新的道路上奮力前行。他先后取得各類專利7項,一項QC成果,分別獲得甘肅省職工技術(shù)成果三等獎、2018年度中國鐵道工程建設(shè)協(xié)會QC成果三等獎。
目前,貴南高鐵正進行橋梁鋪架、隧道裝修、路基附屬工程收尾階段。為了給廣西人民建造一項優(yōu)質(zhì)精品工程,黃炬銀仍毫不松勁,每天奔忙在28公里的線路上,記者相信,貴南高鐵一定會成為他的又一匠心之作。
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