高等级公路
成渝高等级公路是交通部、四川省“八五”期间的重点项目,是交通部规划的“两纵两横”国道主干线中上海至成都的重要组成部分,也是四川省第一条利用世界银行贷款,实行国际招标和实施“菲迪克”条款进行施工管理的公路建设项目。这条全封闭、全立交的高等级公路,贯穿“天府之国”的腹心地带,沿线沃野千里,人口稠密,是四川经济最发达地区。
成渝高等级公路由四川省交通厅勘测设计院设计,建设单位为四川省重点公路建设指挥部,监理单位为成渝公路监理部。
成渝高等级公路全长340.2km。起于成都市五桂桥,止于重庆市陈家坪。线路联接成都、内江、重庆三大工业城市,途经14个县区市。为缩短线路里程,提高公路等级,设置了龙泉山、晋云山、中梁山三座长大隧道(其中中梁山隧道为当时国内最长公路隧道)。高等级公路建成后,其通车里程与旧成渝公路相比缩短了98km,与成渝铁路相比缩短165k,n。客运在途时间比老路节省2/3,运输能力成倍增长。因此,成渝高等级公路的建成,对川、渝两地的经济发展,改善投资环境和拓展旅游事业均有极高的经济社会效益,并对整个西南地区的经济发展将产生深远的影响。
成渝高等级公路原设计为二级汽车专用公路,只有两个车道,但随着经济的发展,运量大幅增长,为满足需要,于1992年变更为一级四车道公路。
五处在成渝高等级公路建设中承建了P合同段和11合同段。它是五处承建的一个大型高速公路建设项目,也是第一次全面按照国际土木工程师协会通用管理条款——“菲迪克”条款(F1D1C)组织施工的项目,是五处从路内走向路外,从铁路走向公路,从计划经济走向市场经济的转折点。
成渝高等级公路P标段
一、线路特征
P合同段为成渝高等级公路第十六标段,全长5.5km,位于重庆市白市4至上桥区间,里程K343+800-K349+300,中标价为17716万元。工程包括:隧道6座7420m(延米),土石方84.64x104m³,挡护圬工1.03x104m³,混凝土路面5.65x104m2,小桥1座,涵洞10座,倒虹吸管1座,通风竖井1座,隧道房屋7座。
成渝高等级公路P合同段于1990年2月10日正式签订合同,合同工期为36个月。施工中因地质破碎及其它多种原因,工期延长22个月为58个月。
(1)地质地貌
本标段地形属典型丘陵重丘地带,地质属新华厦构造体系。丘坡风化严重,丘谷间多为水田,地表覆盖层为亚粘土,下为泥岩、白云岩、灰岩和砂岩。岩层构造部分地段裂隙较发育。地震烈度6度。
(2)水文气象
本标段地处重庆市和巴县境内,属亚热带气候。夏季气候酷热,最高绝对气温42.2℃,冬季气候温和,冰雪天气极少,最底气温一18℃。年平均降雨量1079.4mm,5~9月为雨季。
(3)主要技术标准
本段线路按山岭重丘区设计,其技术标准如下:
设计行车速度:80km/h
平曲线极限最小半径:250m
平曲线一般最小半径:400m
竖曲线一般最小半径:凸形4500m,凹形3000m
缓和曲线最小长度:70m,停车视距离110m
线路最大纵坡:5%
路基宽度:21.5m,行车宽度2x2.75m
路面:隧道内为混凝土路面,洞外为沥青混凝土路面。
桥涵设计荷载:汽车一超20,挂车-120级
二、施工部署
五处为了加强对成渝公路施工的指挥,在1990年4月17日决定将处机关迁到中梁山工地办公。1990年5月,五处接受工程任务后,随即由处长带队,先后3次组织有关部门人员进行施工调查,同时进行建点筹备。同月,五处成立中梁山工程指挥部,下辖第一工程大队、第二工程大队、第三工程大队、机械筑路一队、汽车一队、材料厂。指挥部设指挥长、党委书记、副指挥长、总工程师及施工科、安质部、财务部、物资机电部、劳资室、办公室。工程任务划分。第一工程大队,承担ZK349+016.3的钢筋混凝土板涵;中梁山隧道出口端洞口4x104m³石方,从出口至标段终点的所有土石方;中梁山隧道出口端左线1885m(延米)、右线1850m(延米)的工程;管段隧道内路面铺设。
出口端与进口端的分界里程为:左线ZK347+000;右线YK346+985
第二工程大队,修建ZK345+669,YK345十710的1-4.Om拱涵;中梁山隧道进口端左线1275m(延米),右线1253m(延米)及宋家沟2#隧道出口端左线200m(延米),右线250m(延米)的工程;管段隧道内路面铺设。
第三工程大队,负责标段起点至宋家沟2#隧道进口端的所有挡护、附属工程、涵洞和立交桥;ZK344+880锚固桩及路基;宋家沟l#隧道左、右线,宋家沟2#进口端右线200m(延米)的施工任务;为中梁山隧道进口端,宋家沟1",2#隧道供应混凝土;管段隧道内路面铺设。
机械筑路一队:负责标段内所有土石方开挖及运输。
汽车一队:负责材料运输,并配合机筑一队运输土石方。
同时,五处中梁山工程指挥部根据工程情况配备了如下机械设备。
三、施工
1990年5月9日,成渝公路重庆段(东段)开工动员大会在中梁山隧道出口举行,重庆市市长孙同川、副市长秦昌典、交通局局长胡振业,五局局长杨谨华,五处处长辜清华、党委书记赵长江出席了会议。
会议同时举行了奠基仪式,宣布重庆段工程开工。
1990年5月,五处在P合同段参加施工人员达1690人。
1.路基工程
(1)一般地段路基。石方施工:爆破采用芬兰产露天潜孔钻机钻孔,进行深孔非电微差控制爆破,最大装药量2000kg,一次最大爆破方量约1000m³;石方装运采用UH-181反(正)铲挖掘机装碴,大型自卸汽车运碴。土方施工:采用D79和D155A推土机推土配合D85铲运机运土,震动压路机碾压。路基密实度的检测采用灌沙法,并以核子密度仪对照间隔使用,以资互相核对。
(2)高填方路基:K344+760-K345+020位于宋家沟水库南岸,地表平均坡角达22度,表覆坡积、残积层及崩积物厚约2-6m。该段原设计为7x25m简支梁桥,经变更设计改为高填方路堤,填土最大高度为17.31m。基础采用库岸抛石和宽平台,表面干砌片石,路堤填料采用洞碴。施工前根据设计放出片石垛外侧坡脚位置,然后采用从两端入中间抛填不小于45cm大块石挤淤填筑;水面以上人工用不易风化的大块石码砌到设计标高。填筑路基前,先清除地表腐植土,将基底挖成大于4m的台阶,然后填筑lm厚的碎块石,重型压路机碾压,最后利用隧道混碴按设计分层填筑。每层30cm,碾压12-15遍。
2、涵洞及挡护工程
涵洞:采用人工挖基,机械拌合砂浆,人工砌筑浆片;混凝土采用机械拌合,人工灌注,机械捣固施工方法。挡护工程:先施工路堤挡土墙和路肩挡土墙,接着施工防水排水设施。路堑挡护紧跟着土石方施工,挖出一段施工完一段。
3、隧道
(1)洞口段的施工
中梁山隧道出口左右线、宋家沟1#隧道左右线,属11,m类岩层,采用超短台阶法。施工流程为:打超前锚杆一打法向锚杆一*挂网~喷射混凝土~钻眼爆破一初喷。中梁山隧道进口、宋家沟2#隧道洞口采用新奥法和大断面开挖。首先根据地质情况,对洞口边、仰坡采用不同的加固方式。其次采用超前锚杆(一般4m以上),环状钢筋,格栅钢支撑和钢拱支撑等支护手段进洞。开挖采取浅眼弱爆破,保证了洞口围岩的稳定,并在洞口地表设置一定的监测点,及时观察地表下沉情况及洞口围岩稳定状况。
(2)正洞施工
中梁山隧道、宋家沟1*,2#隧道除洞口不良地质段和瓦斯段外,采用全断面新奥法、全机械化作业。
施工通风:采用日产110kw轴流通风机和0100cm铁皮管及涂塑风管进行压人式管道通风,瓦斯段采用巷道混合式通风。
隧道开挖:采用日本古河三臂液压钻孔台车和瑞典阿特拉斯两臂液压钻孔台车钻孔,钻孔深度2.5-3.5m,钻进速度约1.5m/m1n,全断面钻孔一般在130-150个。爆破采用二号岩石乳胶炸药和非电毫秒雷管3-15段,用击发笔、火雷管或电雷管引爆。爆破后找顶用PC-200等长臂反铲挖掘机,找顶后用三联机人工手持喷嘴对围岩进行初喷混凝土,厚度3-5cm。出碴运输机械为卡特皮特966D及日本小松420大型轮式装载机装碴,大型日野、太拖拉及红岩自卸车运碴。
喷锚网施工:锚杆采用液压钻孔台车钻孔,用牛角注浆泵和电动注浆泵施工砂浆锚杆。软弱围岩和有水地段采用早强药卷型锚杆,钢筋网和格栅钢支撑采用液压式移动平台或自制平台施工;复喷混凝土用三联机配合机械手施工。洞内开挖过程中,监控、量测严格按设计要求埋点测量,及时分析围岩变形情况,以确认二次模注的施工。
隧道防水层及衬砌施工:当初期支护达到设计要求后,围岩收敛变形与下沉趋于稳定时,即可敷设无纺布和防水板,防水设施的施工采用自动移动式简易平台进行。二次模筑衬砌施工,混凝土拌合采用德国利勃海尔自动计量混凝土拌合楼进行,采用6m³混凝土搅拌输送车运送混凝土,日本新泻泵泵送混凝土;衬砌台车为铁五局自制液压移动式模板台车,每次衬砌成型10.5m;脱模时间,混凝土封顶后18小时左右。
四、重点工程
中梁山隧道
隧道位于重庆市西郊,是成渝高等级公路的东大门,是国内所建成最长的公路双线隧道,左线长3167m,右线长3104m,合计6271m。隧道穿越中梁山背斜地层,地质十分复杂,有4个大断层和2组二迭系裂带,岩层破碎、极易坍塌,断层裂隙带有瓦斯突出的煤层,瓦斯含量达30m³/1000kg,每分钟涌出量3-4m³04个地质大断层,每个纵向长40-60m,断层内每天涌水3600x104kg,最高达5500x104kgⅢ类围岩占50%以上。嘉陵江组在地貌上构成东西两个槽谷,形成较大的溶蚀洼地,地表落水洞、溶蚀漏斗分布较广。中梁山隧道是一座集断层、软弱围岩、大溶洞、高浓度瓦斯、大涌水的隧道,施工条件极为困难。1990年6月5日开工,1994年11月12日竣工,历时4年5个月。
隧道施工除出口左右线洞口地段属n、Ⅲ类岩层,采用超短台阶法,右线瓦斯地段534m采用小导坑掘进外,其余均采用全断面、新奥法、全机械化作业。在软弱围岩和有水地段,采用早强药卷型锚杆,环状钢筋和钢拱架支撑;开挖则以弱爆破法施工以保证围岩的稳定;衬砌及防水层采用二次模注混凝土,其间铺设无纺布和防水板。
在施工中,曾数次发生瓦斯燃烧、岩爆、坍方、涌水情况。1990年10月3日,进口左线发生瓦斯燃烧。1992年9月21日9时35分,进口右线离洞口900m处掌子面拱部出现岩爆现象,岩石破裂下落。1993年2月9日,右线出口连续发生岩爆。3月21日,进口左线放炮后出现瓦斯燃烧现象。五处在4年多的施工中,经历了大小塌方98起,瓦斯喷出35次,共稀释排放瓦斯18x104m³,曾连续三个月创产值超百万、开挖超百m、衬砌超百m的“三百”纪录。
隧道塌方、溶洞、涌水、断层、瓦斯地段施工情况如下:
1、右线坍方处理
(1)坍方地段地貌地质概况
中梁山隧道YK348+739-YK348+763段位于隧道东端即老成渝公路右侧洼地内,地表层有2-10m厚的块石土、亚粘土、覆盖层很薄。地质为m类围岩,岩性为泥岩夹薄层砂岩,地下水不发育,为单斜构造,施工中发现该地段有构造断裂带,泥岩受构造影响极破碎。
(2)施工概况及坍方处理
根据设计地质资料结合地形地貌情况,隧道开挖进洞后,采用超短台阶法施工,但由于围岩非常破碎、软弱,施工中发生了数十次小坍方,施工进展缓慢。经建设方、监理方和施工方共同研究决定,采取半断面拱部打超前锚杆,开挖后及时喷锚网的施工方法,且上半断面每循环进尺不大于0.8-1m,以确保施工安全。1990年11月5日,上半断面施工至YK348+753时,按设计完成了初期支护后,在当晚22点,工作面拱顶发生掉石现象,随之发生了来势凶猛、持续不断的坍方,无法接近处理。至11月6日上午11点30分坍方坍至地表,山顶形成一个直径14m的陷洞。
坍方处理
①地表处理:由于地表形成凹坑,雨水及地表水渗入坑内易使洞内的坍方进一步发展,故地表采用沿凹坑四周挖一截水沟,并用水泥砂浆抹面。坑内四周用木材支撑,地表搭设遮雨棚,待洞内坍方处理完砌衬达到设计强度后,地表凹坑用粘土夯实填满,表面用浆砌片石封闭。
②洞内坍体表面采用喷混凝土封闭,喷层厚度为20cm。为防止坍体向后发展,为下一步处理坍方时保证施工安全,在坍体后方YK348+770-+778段模筑混凝土,在衬砌内设置钢支撑,+770-+773段每0.5m设一773-+778段每1m设置一榀。在坍体后方设置一混凝土堵截墙作为止浆盘,厚度为100cm,对坍体内预注浆。坍体注浆达到设计要求后,进行管棚支护,原注浆工作室作为管棚施工的工作室,长度为6m。
2、左线坍方处理
中梁山隧道左线ZK348+262-+250段位于该隧道东端即出口端。该段地质主要是泥岩夹砂岩、煤层,设计围岩类别为11类,围岩走向750,地下水不发育。
1991年9月6日掘进至里程ZK348+257时,出现一道煤层,约0.3m厚,拱部发生小型坍方,一大队紧急处理后采取浅打眼、弱爆破、衬砌紧跟的方法继续掘进,至ZK348+252处时掌子面出现第二道煤层约0.8m厚,于9月17日20时突然坍塌,齐头坍塌并继续往左上方发展,同时发现离拱顶约1n高处有一采煤坑道横穿隧道,坍方持续不断。
坍方处理方案与右线处理基本相同。
3、溶洞的处理
该段位于嘉陵江组二段灰岩中,由于灰岩中夹石膏层,呈角砾状,在水的溶蚀作用下,此段岩溶现象最为发育。当全断面掘进至右线YK345+905时,炮眼中有黄泥溢出,预计前方有溶洞,改全断面开挖为上断面开挖。爆破后发现左侧有一溶洞发育,大量溶洞充填物涌入巷道,在左侧形成一空穴。揭露溶洞情况显示:溶洞顺层面发育,至拱顶以上111n,路面以下6m左右,溶洞在拱部呈喇叭口状,直径约3m,顶部呈圆锥形。溶洞内充填大量黄色淤泥,充填物中无碎块石,无溶洞水,溶洞周壁岩层溶穴严重,有次级溶蚀和钟乳发育。由于本段岩层呈角砾状,溶洞在失去充填物的支撑后,因正线开挖,周壁岩层极易坍滑,必须进行处理。处理好溶洞上部后再恢复下半断面掘进,爆破后再对溶洞进行处理。
溶洞处理程序:清除洞内充填物和悬吊钟乳;喷混凝土,沿溶洞周壁喷射混凝土,喷层5-10cm;打锚杆,按m类围岩的要求在溶洞周壁打设锚杆,锚杆施作范围为路面以上至拱顶以上4m范围;沿溶洞周壁密贴岩壁设置环向双022mm钢筋拱架,同时在拱顶与隧道双22mm钢筋拱架相联接;布设钢筋网,按Ⅲ类围岩要求沿溶洞周壁布设8mm钢筋网,钢筋网布置范围在锚杆设置范围内;复喷混凝土,在锚、网范围内重新喷射混凝土,直至将钢筋网覆盖;回填,用5#浆砌片石自路面以上至拱顶以上4m范围内二次衬砌以外的溶洞空穴加填密实;路面以下部分处理:清除溶洞充填淤泥,以洞碴加填至仰拱下2m处夯实,仰拱底以下2m待仰拱浇筑时以20#混凝土回填密实。按上述方法处理后即进行二次衬砌,二次衬砌混凝土未出现裂缝或渗漏水等异常现象。
4、断层地段施工
中梁山隧道受四川运动北西西、南东东方向压应力的作用,在形成中梁山背斜时伴生了Fl.F2.F3.1'4等断层,其中Fl,昆、凡断层位于背斜西翼,为压扭性断裂带,凡断层位于背斜东翼,为张性断层。
F4断层为一条张性断层,长约1000m,位于ZK348+145(YK345+155)地段,走向N5E,倾向东南,倾角60-700,微向东突出;断层带宽30余m,由断层角砾岩组成。沿断层上盘的T2角砾灰岩、白云质灰岩因溶蚀作用产生坍塌,形成高20--30m的陡坡。隧道纵轴线与断层走向垂直,埋深约180m,洞顶为山洞镇南低洼地及15中学,房屋密集,且基础大多置于土上。如果洞内坍方,将造成地表水土流失,地面下沉,影响当地居民生产生活用水,并对地表房屋建筑造成严重破坏。
经多方研究讨论,决定采用管棚法施工通过此断层。管棚法施工,管棚由钢管和钢架组成。钢管直径为50mm,长9m,沿开挖外轮廓线周边布置,间距40cm。钢管内安放022mm螺纹钢筋,管壁间隔一定距离钻有梅花型小孔,以便钢管内注浆。纵向两组管棚水平搭接长度为1.5-2m。钢架采用格栅支撑,间距0.75-lm,纵向以o22mm钢管焊接成一整体,格栅支撑的底板置于坚硬岩层上。管棚内注浆视情况采用单液或双浆液。管棚法施工工艺流程:钻孔~安装钢管~开挖一初喷混凝土~打快速锚固包锚杆~架立钢架一+铺设钢筋网~复喷混凝土。
F4断层在ZK344+145(YK348+155)段通过,断层破碎带宽70m,即ZK348+120-ZK348+190(YK348+130-YK348+200)。当逆里程开挖至YK348+208时,采用管棚法施工,经过119天施工,顺利通过了F4断层,共安装(;50钢管8组,每组38根,架立格栅钢支撑30。采用管棚法度过凡断层时,洞内没有出现坍方,地表也没有产生明显的不良影响,平均日进尺达到0.6m。
在左线通过凡断层时,采用了大管棚为主,适当小管棚相结合的施工方法。即在31m最破碎的断层中心附近,采用(;75以上的钢管,同时加强管内注浆,以加固断层破碎带岩层,保证施工机具与人员的安全。而在断层破碎带前后的上盘影响带25m,下盘影响带14m,采用(;50钢管进行小管棚施工。大管棚施工工艺与小管棚基本一致,所不同的是在钻孔安装钢管前,需在齐头搭设一工作平台,在工作平台上安放钻孔进行钻孔施工,安装注浆泵进行钢管内注浆。
从1992年7月至8月23日,左线通过F4断层中心破碎带时,共打设大钢管33根,总长1065m。其中(;75钢管930m,G96钢管102m,G127钢管33m。采用大、小管棚相结合的方案,同时加强了钢管内注浆,有效地加固了破碎带松散填充物,在中梁山左线度过F4断层时,洞内未发生坍方现象,地表未产生任何不良影响,施工中未发生安全事故,取得了良好的效果。
5、瓦斯防治
中梁山隧道横穿中梁山背斜,轴部为F,,F3断层,断层裂隙带下伏以瓦斯的突出煤层。设计指出,当隧道过巳l,P20地层时,瓦斯将沿断层裂隙涌入坑道,瓦斯的最大涌出量为3-4m³/m1n。瓦斯涌出段采用全防爆设备按《煤矿安全规程》组织施工。
(1)瓦斯监控管理体系
1990年12月17日,五处在中梁山进口、出口工地组织职工观看了《煤矿安全施工规则》111991年1月,五处在中梁山工地举办了1期瓦斯爆破培训班,64人参加培训,43人获得合格证书。瓦斯监控,配备了便携式瓦检报警仪、光干涉仪和瓦斯遥测自动断电仪。1992年初,五处成渝高等级公路P合同段经理部(1992年1月,五处撤销中梁山工程指挥部,同时成立成渝高等级公路P合同段经理部)为确保安全施工,成立了通风防爆科,同时,第一、第二工程大队成立了通风防爆室和救护队,并制定了各自的职责。五处从培训、机构、设备各个方面为瓦斯段施工作好了准备。
(2)通风
开工初期,采用压人式管道通风,基本上能满足施工的要求,但也有不经济和操作难度大的缺点,特别是风机数量多、风管过长、风量损失大并与衬砌作业干扰等。在隧道变更设计增加了3个汽车联络通道后,技术人员综合考虑了抵抗瓦斯灾害能力等诸多因素,提出了采用混合式巷道通风方式,尽量利用原通风方案的非防爆风机。在左线洞口设风道,一台75kw风机从巷道向外抽风,4台55kw风机与一列¢lm,一歹Jo0.8m风筒压人空气。主扇风机采用FzsoNO20b防爆型轴流风机,局扇风机采用MFA100P2-SC3对旋轴流式风机。主扇内机风道:风道有效面积2.5x2m2,边墙采用砖砌,顶盖采用钢筋混凝土预制件,风道内壁用高标号水泥砂浆抹面,风道进口用铁栅拦防护。风筒:上导坑局扇采用o0.8m双抗涂塑软风筒,左线全断面局扇采用olm铁皮风筒。合理配风:①上导坑工作面:当掘进中瓦斯均匀溢出,不出现异常情况时,局扇采用单机(即55kw功率)通风,通风量可达290-420m³/m1n,瓦斯‘浓度可控制在0.5%以下;当瓦斯浓度在单机通风的情况下持续超过0.5%,则立即开双机通风(即110kw),实测通风量可达800m³/m1n,一旦瓦斯降至0.5%以下则改为单机通风。②左线全断面掘进工作面:原则上局扇应开双机,风筒口至工作面不宜大于50m。实测通风量要达900m³/m1nd在瓦斯浓度降至0.3%以下,开单机通风。③回风连接巷道处的风量控制:在汽车通道的适当地点设置局部挡风墙,以控制新鲜风流过量流入左线,保证一定的新鲜风流继续沿右线流动至回风连接巷道。
改原方案管道通风为以巷道通风为主的混合式通风,具有足够的抗瓦斯灾害能力,既能满足导坑全防爆施工的要求,又可适应右线后部和左线大型非防爆机械的施工,极大地减少了风阻损失,提高通风效率、降低了工程成本。
(3)瓦斯段施工
进洞值班和生产指挥人员及兼职瓦斯检测员人手一个AZJ--91型便携式瓦斯检测报警仪。专职瓦斯检测员配备(;w1-2型光干涉型瓦斯测定仪,在全断面开挖的地段,由于断面较高,瓦斯易聚集于顶部,采用的高点检测辅助工具为伸缩式钓鱼杆,使用简便。采用脉冲调制载波技术的AYJ-3型瓦斯遥测警报断电仪,中梁山隧道使用的警报点为瓦斯浓度1%,即按《煤规》规定瓦斯浓度超过1%时,工作面停止工作。
1991年1月6日起,10台国产光干涉型甲烷测定器安放在进、出口端的4个工作面,测定隧道内甲烷、二氧化碳浓度。
1991年3月2日,当进口端右线全断面进入P2L长兴灰岩地层即YK346+750时,即进入瓦斯地段,本段长约140m。进人瓦斯段后,停止全断面大型非防爆机械掘进,采用地质雷达进行地质和瓦斯预探,开挖采用上导坑法,按《煤规》组织施工。上导坑掘进,即手持风钻打眼、5段电雷管和矿用安全炸药爆破、喷锚临时支护、反坡排水、矿灯照明等,采用三班制作业,每班进尺约1.5m。施工中,涌出的以裂隙瓦斯为主,YK346+816左侧大裂隙有大量地下水涌出,并伴有瓦斯溢出。裂隙和炮孔中的瓦斯浓度均超过10%0
背斜断层带:本段因受地质构造影响,围岩破碎、裂隙发育、间有煤系地层,并与下覆的突出矿井煤层相通。当上导坑掘进至YK345+897,即将进入P20二迭系龙潭煤层时,暂停止上导坑掘进,采用地质雷达预探,实施水平超前钻孔,探测并释放瓦斯,当瓦斯压力低于1Mpa,工作面风流中瓦斯浓度在0.75%以下时,恢复上导坑掘进。上导坑内的所有设施、照明灯具、通信、自动化仪表、仪器均采用防爆型。
施工人员根据YK346+880处的地质雷达探测资料,布置了YK346+897和YK346+910两处起钻点,每点布置2个钻孔,0130mm,孔位在导坑中线两侧各lm处,外插角1度、下倾约2度,至导坑底高度视钻机高度确定,两处钻孔分别钻至llm和8m,钻出瓦斯,达到了安全排放瓦斯的目的。坑道开挖本段时有大量瓦斯涌出,其中最大的有三次:①在YK346+897处进行水平超前钻孔至llm时,钻机钻进极快,随即大股地下水喷出达10来m,随后大量瓦斯涌出,整个坑道被喷出的瓦斯吹得烟雾迷漫,能见度极低,有经验的值班瓦斯检测员立即关机断电和撤离人员。回风流中遥测仪测得瓦斯浓度为5%。经强通风1小时,工作面和回风流中瓦斯浓度降至0.5%。估算瓦斯喷出压力1.5Mpa,瓦斯绝对涌出量约为3m³/m1nd②在YK346+910处进行水平超前钻孔至8m时,出现瓦斯喷发,钻孔内受水汽的影响发出雷鸣般吼声,持续近一周,测得孔口瓦斯浓度超过10%,经强通风,工作面降至0.3-0.4%,③当右线开挖到YK346+972处钻炮孔时,发生瓦斯和地下水喷发,测得瓦斯涌出量为1m³/m1n,涌水达5x10kg/h。涌水为瓦斯挤压,出现间歇性喷射现象。几次瓦斯的喷发虽然严重,但由于方案正确,应急措施得当,现场指挥有序,未酿成灾害,实现了安全生产。
施工中,钻过R、凡断层直至背斜层的东翼(钻孔深度60m)后停止钻孔,旋即测量瓦斯的压力与涌出量,在两者量均不大的条件下恢复上导坑开挖,上导坑越过断层继续向前掘进,以改善通风情况。在掘进563m后于1993年6月12日与出口端全面贯通。
左线在加强通风和瓦斯检测,以及在右线上导坑超前50m以上、瓦斯浓度在0.3%以下的条件下,仍采用大型非防爆机械进行全断面开挖。左线全断面于1993年8月底顺利通过F,,F3断层瓦斯段,并于12月28日实现贯通。
(4)瓦斯防治经验
瓦斯防治工作以预防为主。了解掌握瓦斯的破坏规律,实行有效控制,保证施工人员安全。
①必须采用有效的通风方式。
②隧道埋深较深时,采用雷达探测比地表钻孔和洞内水平长距离超前孔预探要有效和经济得多。
③排放瓦斯的水平超前钻的布置:当导坑接近北斜轴部1'2L煤系地层前,利用地质雷达探测资料确定水平钻孔起钻点和孔位布置,理想的起钻点应能满足既有足够厚的岩盘(8-10m),又能尽快钻出瓦斯。
④释放瓦斯:随着水平超前孔的钻进,瓦斯也随之涌出或喷出,使含瓦斯地层内的瓦斯释放并逐步减少,从而使导坑开挖时瓦斯减少到安全量。要使释放的瓦斯不致成灾,应注意掌子面到瓦斯聚集处有一定距离,在布孔前要对掌子面附近围岩加强支护,钻孔直径不能过大,并有足够的新鲜空气使涌出的瓦斯得以稀释,达到施工安全值。
6.注浆治水
中梁山隧道位于中梁山北段,横穿雄鸡庙分水岭及分水岭两侧岩溶槽谷,东西岩溶槽谷中灰岩溶蚀严重,地下水发育。区内分布有落水洞漏斗洼地和地下暗河,泉水有多处出露,一般流量大、稳定、水质好,是人民生活生产的水源。如不进行隧道防水,将导致水田、水塘漏水,井泉干枯,地下水位下降,亦可能引起地表塌陷,危及居民住房和厂矿建筑物安全,设计中采用了预注浆堵水法、防水层、止水带、防水混凝土等措施,在施工中亦严格按设计要求施行了各种防水措施。而其中最关键的措施是注浆止水。
钻孔探水:由于地下水发育,开挖过程中,必需进行超前探明水量,以保证施工安全。施工初期采用钻孔台车钻孔探水,孔径55mm,每次探水钻进7m左右。施工中曾于ZK346+170,ZK346+208进行两次深孔探水,但深孔钻孔时需搭设平台,隧道正常开挖作业需完全停止,耽误时间较长。
运用地质雷达进行超前探水:1992年6月起改用地质雷达进行超前探水。该方法可以探测开挖前方40m及隧道周围5m范围内的岩溶、断层构造及充水情况,每次探测时间约为40分钟,节约了时间,也节约了大量资金。
所有出水地段,都进行了注浆止水处理。对岩溶发育或节理发育岩层破碎的地段,采用的是全断面注浆。岩溶不发育地段当探孔有水时,采用局部预注浆。注浆施工程序:钻孔一+测量涌水量~设置注浆管一注水试验~注浆~钻检查孔~测渗漏量~(若未达设计要求)补注浆钻孔~补注浆。钻孔时用大钻头钻深3m左右停钻,安设带法兰盘的孔口管,待孔口管的砂浆达到一定强度后(一般为24h),继续钻至终孔位置。钻孔先外后内,间隔进行,钻完一个注浆一个,后依次钻、注剩余孔,最后钻、注中间的孔与增补孔。注人的浆液有水玻璃和水泥、水玻璃。
1992年6月23日,进口段掘进通过了120m的地下水高压区。
注浆止水后,经南江水文地质队检测证明,地表泉眼、水田、水塘、溶泉的水量除受季节性大气降雨略有变化外,无地表漏水、井泉枯干现象。
7.科学技术
五处成渝公路P合同段经理部(中梁山指挥部)成立了各类技术攻关活动小组,对光面爆破、喷锚工艺、防尘措施、混凝土外加剂、混凝土脱模剂、隧道监控量测、注浆工艺进行了一系列科技攻关活动,取得了较好的效果,得到上级有关部门的赞扬,有数篇论文发表在《公路》杂志上,科技攻关成果“中梁山隧道技术”获铁道部科技进步二等奖。五处同大专院校及科研单位进行了“喷射混凝土外加剂”、“特种水泥砂浆锚杆拉拔”、“隧道摄相定位分析’、“隧道地质雷达的探测”、“运营通风效果的测试”等科研活动,其中成功运用了地质雷达探测器对隧道地质进行探测,节约了大量时间与材料。
五、创优及工程验收评价
成渝高等级公路是五处承建的第一个大型公路工程施工项目,五处十分重视区段施工质量,制定了创优规划和目标。五处根据“菲迪克”条款管理要求,建立了质量保证体系,建立并完善了各项规章制度,开展质量和目标预先控制。五处成渝公路P合同段经理部(中梁山工程指挥部)成立了8个QC小组,开展科技攻关,获得了局级QC小组2个。五处严格实施创优规划,精心施工,所建工程多项获奖,1994年,中梁山隧道获得局优质工程一等奖,宋家沟2#隧道获得局优质工程二等奖。1995年,中梁山隧道荣获铁道部优质样板工程奖。
五处在4年多的施工中,面对复杂的地质条件,创造了无一名职工因工死亡的安全生产佳绩,受到了建设单位与局的表扬。
验收评价
重庆市重点公路建设指挥部评定意见:成渝高等级公路P标段,于1994年11月12日建成并投入运行,经几个月的试运行,于1995年4月25日验收:7420m的中梁山隧道工程质量优良,10.44x104m2的混凝土路面工程质量良好,路基和其它工程的质量均满足设计要求,竣工资料齐全。
最关键的措施是注浆止水。
钻孔探水:由于地下水发育,开挖过程中,必需进行超前探明水量,以保证施工安全。施工初期采用钻孔台车钻孔探水,孔径55mm,每次探水钻进7m左右。施工中曾于ZK346+170,ZK346+208进行两次深孔探水,但深孔钻孔时需搭设平台,隧道正常开挖作业需完全停止,耽误时间较长。
运用地质雷达进行超前探水:1992年6月起改用地质雷达进行超前探水。该方法可以探测开挖前方40m及隧道周围5m范围内的岩溶、断层构造及充水情况,每次探测时间约为40分钟,节约了时间,也节约了大量资金。
所有出水地段,都进行了注浆止水处理。对岩溶发育或节理发育岩层破碎的地段,采用的是全断面注浆。岩溶不发育地段当探孔有水时,采用局部预注浆。注浆施工程序:钻孔一+测量涌水量~设置注浆管一注水试验~注浆~钻检查孔~测渗漏量~(若未达设计要求)补注浆钻孔~补注浆。钻孔时用大钻头钻深3m左右停钻,安设带法兰盘的孔口管,待孔口管的砂浆达到一定强度后(一般为24h),继续钻至终孔位置。钻孔先外后内,间隔进行,钻完一个注浆一个,后依次钻、注剩余孔,最后钻、注中间的孔与增补孔。注人的浆液有水玻璃和水泥、水玻璃。
1992年6月23日,进口段掘进通过了120m的地下水高压区。
注浆止水后,经南江水文地质队检测证明,地表泉眼、水田、水塘、溶泉的水量除受季节性大气降雨略有变化外,无地表漏水、井泉枯干现象。
7.科学技术
五处成渝公路P合同段经理部(中梁山指挥部)成立了各类技术攻关活动小组,对光面爆破、喷锚工艺、防尘措施、混凝土外加剂、混凝土脱模剂、隧道监控量测、注浆工艺进行了一系列科技攻关活动,取得了较好的效果,得到上级有关部门的赞扬,有数篇论文发表在《公路》杂志上,科技攻关成果“中梁山隧道技术”获铁道部科技进步二等奖。五处同大专院校及科研单位进行了“喷射混凝土外加剂”、“特种水泥砂浆锚杆拉拔”、“隧道摄相定位分析’、“隧道地质雷达的探测”、“运营通风效果的测试”等科研活动,其中成功运用了地质雷达探测器对隧道地质进行探测,节约了大量时间与材料。
五、创优及工程验收评价
成渝高等级公路是五处承建的第一个大型公路工程施工项目,五处十分重视区段施工质量,制定了创优规划和目标。五处根据“菲迪克”条款管理要求,建立了质量保证体系,建立并完善了各项规章制度,开展质量和目标预先控制。五处成渝公路P合同段经理部(中梁山工程指挥部)成立了8个QC小组,开展科技攻关,获得了局级QC小组2个。五处严格实施创优规划,精心施工,所建工程多项获奖,1994年,中梁山隧道获得局优质工程一等奖,宋家沟2#隧道获得局优质工程二等奖。1995年,中梁山隧道荣获铁道部优质样板工程奖。
五处在4年多的施工中,面对复杂的地质条件,创造了无一名职工因工死亡的安全生产佳绩,受到了建设单位与局的表扬。
验收评价
重庆市重点公路建设指挥部评定意见:成渝高等级公路P标段,于1994年11月12日建成并投入运行,经几个月的试运行,于1995年4月25日验收:7420m的中梁山隧道工程质量优良,10.44x104m2的混凝土路面工程质量良好,路基和其它工程的质量均满足设计要求,竣工资料齐全。
最关键的措施是注浆止水。
钻孔探水:由于地下水发育,开挖过程中,必需进行超前探明水量,以保证施工安全。施工初期采用钻孔台车钻孔探水,孔径55mm,每次探水钻进7m左右。施工中曾于ZK346+170,ZK346+208进行两次深孔探水,但深孔钻孔时需搭设平台,隧道正常开挖作业需完全停止,耽误时间较长。
运用地质雷达进行超前探水:1992年6月起改用地质雷达进行超前探水。该方法可以探测开挖前方40m及隧道周围5m范围内的岩溶、断层构造及充水情况,每次探测时间约为40分钟,节约了时间,也节约了大量资金。
所有出水地段,都进行了注浆止水处理。对岩溶发育或节理发育岩层破碎的地段,采用的是全断面注浆。岩溶不发育地段当探孔有水时,采用局部预注浆。注浆施工程序:钻孔一+测量涌水量~设置注浆管一注水试验~注浆~钻检查孔~测渗漏量~(若未达设计要求)补注浆钻孔~补注浆。钻孔时用大钻头钻深3m左右停钻,安设带法兰盘的孔口管,待孔口管的砂浆达到一定强度后(一般为24h),继续钻至终孔位置。钻孔先外后内,间隔进行,钻完一个注浆一个,后依次钻、注剩余孔,最后钻、注中间的孔与增补孔。注人的浆液有水玻璃和水泥、水玻璃。
1992年6月23日,进口段掘进通过了120m的地下水高压区。
注浆止水后,经南江水文地质队检测证明,地表泉眼、水田、水塘、溶泉的水量除受季节性大气降雨略有变化外,无地表漏水、井泉枯干现象。
7.科学技术
五处成渝公路P合同段经理部(中梁山指挥部)成立了各类技术攻关活动小组,对光面爆破、喷锚工艺、防尘措施、混凝土外加剂、混凝土脱模剂、隧道监控量测、注浆工艺进行了一系列科技攻关活动,取得了较好的效果,得到上级有关部门的赞扬,有数篇论文发表在《公路》杂志上,科技攻关成果“中梁山隧道技术”获铁道部科技进步二等奖。五处同大专院校及科研单位进行了“喷射混凝土外加剂”、“特种水泥砂浆锚杆拉拔”、“隧道摄相定位分析’、“隧道地质雷达的探测”、“运营通风效果的测试”等科研活动,其中成功运用了地质雷达探测器对隧道地质进行探测,节约了大量时间与材料。
五、创优及工程验收评价
成渝高等级公路是五处承建的第一个大型公路工程施工项目,五处十分重视区段施工质量,制定了创优规划和目标。五处根据“菲迪克”条款管理要求,建立了质量保证体系,建立并完善了各项规章制度,开展质量和目标预先控制。五处成渝公路P合同段经理部(中梁山工程指挥部)成立了8个QC小组,开展科技攻关,获得了局级QC小组2个。五处严格实施创优规划,精心施工,所建工程多项获奖,1994年,中梁山隧道获得局优质工程一等奖,宋家沟2#隧道获得局优质工程二等奖。1995年,中梁山隧道荣获铁道部优质样板工程奖。
五处在4年多的施工中,面对复杂的地质条件,创造了无一名职工因工死亡的安全生产佳绩,受到了建设单位与局的表扬。
验收评价
重庆市重点公路建设指挥部评定意见:成渝高等级公路P标段,于1994年11月12日建成并投入运行,经几个月的试运行,于1995年4月25日验收:7420m的中梁山隧道工程质量优良,10.44x104m2的混凝土路面工程质量良好,路基和其它工程的质量均满足设计要求,竣工资料齐全。
1995年12月20日,四川省成渝公路工程监理部鉴定意见为:本路段线路顺适,符合设计要求,路基稳定,路面平整,构造物牢固。按交通部《公路工程质量检验评定标准》和《公路工程竣工验收办法》进行检验评定,综合评分值为90.8分,工程质量等级评定为优良。
六、完成投资和主要工作量
成渝高等级公路P合同段工程于1990年6月25日开工,1995年4月完工,累计完成建安产值1.314亿元,路基土石方82.63x10°m³,涵洞564.34m(横延米),大中桥90.62m(延米),隧道7420m(延米),路面10.44x104m20
七、领导视察及施工取得的优异成绩
中梁山隧道是当时在建的最长的公路隧道,自开工以来,受到了部、省、市、局各级领导的重视和关怀。各级领导先后数十次到中梁山隧道视察,听取施工单位汇报,作出重要提示,帮助解决问题,从而激发了施工人员的热情,增强了克服困难的信心,掀起了生产高潮。1991年5月,中梁山隧道掘进导坑331.5m,创造了全局第一个双线四车道公路隧道单口全断面月掘进导坑163m的纪录。1992年9月,二大队完成产值105.82万元,开挖10lm,衬砌105m01993年1-3月,一大队连续3个月实现产值超百万元。1993年6月18日,中梁山隧道右线导坑提前17天贯通。1993年12月28日,中梁山左线全断面贯通。1994年10月18日,成渝公路重庆段(陈家坪~荣昌)初通仪式于上午9时在五处承建的中梁山隧道进口举行。
成渝高等级公路J1合同段
一、线路特征
成渝高等级公路Jl合同段位于重庆永川市境内,起止里程K281+700-K305+930,全长24.23km,是世界银行贷款,实行国际招标和执行“菲迪克”条款管理的大型项目。
设计主要工程数量:路基挖填方475x104m³,基底抛填片石27x104m³,软土路基处理塑料排水板92820m,填砂夹卵石1.3x104m³,砌体工程13x104m³;桥梁25座,共长1048m(延米);涵洞及倒虹吸110座,共3596m(横延米);路面二灰基层63x104m2,沥青混凝土面层63x104m2
成渝高等级公路J,标段于1991年2月4日正式签订合同,同年5月5日开工,合同工期36个月,维修期为12个月,于1994年7月18日正式开通运行。
(1)地质地貌
J,合同段沿线地质为塔状剥蚀低山丘陵U型宽谷,植被较差,地表水丰富,穿过多处软土地带。丘包多为旱地,槽谷为水田及灌溉沟,槽谷堆积物为亚粘土,2-9m厚层,表层为流塑状;0.2-4m左右为中粒砂层,下层为硬塑状。丘包山脊基岩裸露,为泥岩和砂岩互层倾角平缓的侏罗纪地层。岩层构造裂隙,低谷地下水发育;线路经过地人口稠密,道路纵横交错。
(2)水文气象
线路所经区域温暖湿润,属亚热带温暖、湿润季风气候区,年平均气温18.13-19.3T,极端最高气温4090,最低气温-1.1。年平均降雨量1211-1284mm,多集中在5-10月,平均相对湿度为8081%。主要灾害性气候为冬季寒潮大风,夏季冰雹、水涝。地震裂度6度。
(3)主要技术指标:同P标段
二、施工
(一)施工准备
1991年2月6日,五处成立成渝高等级公路J,标段项目经理部(以下简称经理部),负责五处在成渝公路J,合同段施工的六队、七队、八队、机筑一队的施工组织管理。经理部设技术室、安质室、财务室、机电室、物资室、劳资室、办公室,定员32人。部址设于四川省永川市。配备的主要机具设备如下表:
(二)施工
1、路基
(1)填方地段:先对地表进行清场,清除地表植被和腐质土,排除地表积水,淤泥地段挖纵横向排水沟并抛填片石形成方格网盲沟,经基底检验合格后分层填筑,每填筑一层压实并检验一层直至路基面,最高填筑21.21m。土方挖方地段:采用挖掘机或推土机开挖,自卸汽车运输,最大开挖深度18.5m。石方挖方地段:采用机械打眼爆破,装载机装料,自卸汽车运输。共完成路基开挖土石方231.68x104m³,填方210x104m³
(2)软土路基处理:软土淤积21m,2-3m为腐植性砂粘土,3-18m为淤积粘土,采用塑料插板法施工,其工艺流程为:平整场地一沿路基两侧挖降水沟~铺设工作垫层(以能承受插板机重量为标准)一铺设轻便轨道~安立插板机一对孔就位插打塑料排水板到设计长度一剪断塑料插板一拔出导管~移机下一孔位施工~孔口铺砂垫层~根据极限填土高度及沉降、移位情况分层填土碾压一*半固定期内观测~检查验收。五处在施工中严格按施工规范操作,软土路基处理全部符合技术规范的质量要求,完成铺设塑料排水板9.28x104m2,砂砾层垫1.51x104m20
2、桥涵施工
(l)涵洞:大多为人工挖基,机械拌制砂浆,挤浆法砌筑片石。待强度达到后进行回填,填土对称进行。
(2)桥梁施工:基础分为明挖和钻孔桩两类,明挖基础采用挖掘机挖基,人工清到基底;钻孔桩基础采用冲击钻机成孔,水下灌注混凝土。各类桥梁的墩台帽采取搭架立模型,混凝土灌注采用集中机械搅拌,通过提升平台后经人行跳板人模;桥梁为部分预制、部分现浇。
三、重点工程
七一水库大桥
成渝高等级公路J,标段七一水库大桥位于四川盆地东部永川县境内。该桥置于平曲线R=450m的弯道上,为4孔净跨30m等截面悬链线弯坡面拱桥,全长157.42m,全桥宽为23m。主拱圈宽均为23m,拱圈厚lm,矢高5m,矢跨比为六分之一,M=2.104的等截面悬链线无铰拱。按3%的纵坡设置,腹拱净跨为2.3m,矢跨比为四分之一。该桥基础置于坚硬的砂岩上。全桥拱圈按半桥面宽分两次立模砌筑,4跨同时架拱砌拱圈石,主拱施工每跨采用修建两个临时支墩,支墩采用扩大明挖基础,按设计要求,本桥采用分环分阶段相结合的施工方法。
施工作业:先制作安装拱架,为保证拱架稳定,其材料为硬杂木和圆木。拱架拱顶设计预留拱度为6cm,其它各点按二次抛物线分配,为了制做准确,先用经纬仪和钢尺在平地放出大样拼装,在安装拱架时用水平仪定位,使砂筒垫板与设计标高一致,然后安装卸拱架的砂筒。拱架安装好经检查合格后开始砌筑拱圈。先施工左半幅,采用上下两环,拱圈石高0.55m和0.45m,宽0.30m,长lm和0.85m。在安装好的拱架模板上根据座标放样弹出墨线,砌筑时四跨同步进行,每跨分成五段施工,每分段均自下而上对称进行,当下环合拢后,间隔3天以上再砌其上环。右半幅施工工艺与左半幅完全相同。
1994年,七一水库石拱大桥获得局优质工程二等奖。
四、工程质量评定
重庆市重点公路建设指挥部的评定:1994年12月23日经验收,工程整体技术性能和其它功能均已满足运营要求;软土路基处理的塑料排水板工程符合设计要求,桥梁工程质量优良,沥青混凝土路面工程质量良好;大桥主体结构可靠,几何尺寸正确。竣工资料完备。
五、完成建安产值及主要工程量
成渝公路J,标段1991年5月5日开工,到1994年7月18日竣工,五处共完成土石方441.68x104m³,桥梁344.86m(延米),涵洞1112.31m(横延米),铺设塑料排水板9.28x104m2,砂砾层垫1.51x104m2,沥青混凝土路面63.4x104m2,完成建安产值3512.47万元。