【中国水利报】攻坚克难 润泽蒙东
——记内蒙古引绰济辽工程“江源蛟流号”顶管贯通施工

来源:中国水利报作者:何梦瑶 时间:2023-10-24 字体:[ ]

2023年9月26日,内蒙古引绰济辽工程工地,“江源蛟流号”刀盘缓缓冲破最后一道屏障破岩而出,这不仅标志着国内土-岩复合地层最大口径、最长距离泥水平衡顶管顺利贯通,也标志着我国自主研发的顶管机在大型引水工程隧洞建设中取得突破性成功,填补了国内顶管工程带压开舱及严寒地区泥水平衡顶管低温施工技术领域空白。

“地质复杂多变,综合难度国内罕见”

引绰济辽工程是国务院确定的172项节水供水重大水利工程之一,是内蒙古自治区可持续发展的战略性工程。它的建成将大幅度缓解内蒙古西辽河流域严重缺水状况,为蒙东8个旗县市区、10个工业园区共计7.4万平方公里、354万人口提供水资源保障,促进区域水资源优化配置和当地经济社会可持续发展。

蛟流河顶管工程的穿河建筑物全长1.115公里,最大埋深26米,是引绰济辽工程的关键性工程,也是控制性工程,主要由始发井、顶管段和钻爆接应段组成。其中,顶管段全长946米,为钢筋混凝土结构,外径4.3米,穿越地质条件复杂多变。

内蒙古水利水电勘测设计院设计工程师范岳介绍:“蛟流河顶管穿越地质条件复杂,主要穿越地质为强风化、弱风化凝灰岩,全风化花岗岩,泥砾,黏土。地层在岩层、泥砾与黏土之间频繁交替,整段区间绝大部分处于典型的‘上软下硬’地层,坍塌与结泥饼风险极大,面临着高水压复合地层泥浆套稳定难、超大口径、超长距离连续顶进顶力大等一系列技术难题,被认为综合难度国内罕见。”

“实际顶进过程中,每顶进2~5米,洞段穿越地层条件变化差异比较大,对顶管机操作人员的要求也比较高。”有着20多年顶管施工经验的班长宋建良介绍:“最难的是穿越上部流沙层下部全风化、强风化凝灰岩层时,不但顶管机的姿态难以控制,而且刀盘容易出现结‘岩饼’堵住排泥孔的现象。采用反冲洗处理时,舱压瞬间升高和降低,进排浆流量不平衡容易使顶管上部形成空腔,从而导致地表塌陷,这也是我们往常很难遇到的情况”。

强风化、弱风化岩层节理裂隙发育及河底漂石也是工程建设面临的一只“拦路虎”。“顶管穿越软硬不均岩层界面时容易出现姿态不稳,且破碎岩屑进入刀具后容易让刀具卡死而停止转动,从而发生偏磨现象;遇到老河床漂石、破碎带岩层时,还容易发生卡住刀盘现象,这时就需要进行开舱处理。考虑到蛟流河地质条件复杂且具有富水高水压等特点,须采用带压开舱方式进行处理,安全风险大。”承担工程施工的华体app网页引绰济辽隧洞六标项目总工熊亮介绍,蛟流河顶管一共发生卡刀 7次,平均150米左右就会出现一次刀盘异常情况。顶管工区专门规划出一块空地摆放着历次换下来的刀具,并对有代表性的刀具做了标记。

“2022年11月发生一次岩屑沉积卡管现象,项目部采取多种技术手段最终确定卡管段具体位置,并采用加密注入浓泥浆、正反推及在地表两侧打井的方式脱困。”熊亮补充道。就是在这样艰苦的施工环境下,引绰济辽工程建设者一茬接着一茬干,在蛟流河地底深处砥砺坚守、不断探索。

驾驭“穿山利器” 攻克建设难题

为攻克蛟流河高水压复合地层地下隧洞工程建设难题,引绰济辽工程隧洞六标项目引进国内自主生产带独立人舱系统的泥水平衡顶管机进行掘进。这种集机、电、液、气等系统于一体的工厂化流水线地下隧洞非开挖施工装备,采用刀盘破岩、泥浆泵出渣、主顶顶进施工,实现地下隧洞工程开挖、出渣、顶进、衬砌同步施工工况,掘进速度是同等地质条件下人工钻爆法的5~7倍。

“蛟流河顶管工程的管节采用钢筋混凝土结构,外径4.3米,为国内土-岩复合地层大口径最长距离顶管工程。工程穿越地层复杂,其中‘上软下硬’地层占比70%,全断面岩层占比25%,全断面泥砾层占比5%,地下水丰富,具有顶进速度慢、顶进阻力大等特点,施工难度大。”顶管作业队负责人陈圣华介绍。

面对复合地层大口径长距离顶管施工中存在的诸多技术难题,工程业主单位内蒙古引绰济辽供水有限责任公司积极开展“党建进工地”系列活动,号召党员干部发挥模范带头作用,主动冲上前。水电五局项目部对施工组织设计进行全面、细致的研究分析,并邀请相关专家对关键技术进行“把脉问诊”,不断优化施工方案。

在顶管作业的关键环节,现场管理人员、技术人员集体发力、通力合作,工作程序一环紧扣一环,以“接力赛”的方式精准、高效推进施工。施工过程中多次利用独立式人舱处理掌子面问题,为工程顺利贯通保驾护航。

科技的加持,团队的智慧,让工程建设创造了同类工况下硬岩顶管施工单日掘进15米、单月掘进219米的最高纪录,为我国土-岩复合地层泥水平衡顶管机施工技术的应用和科研积累了宝贵经验。

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