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“經過監測,明長城遺址本體沉降值在2毫米以內,符合零沉降標準。”在一公局集團青海國道227項目尕溝隧道施工現場,項目經理賀濤的通報引起一片歡呼。
尕溝隧道正上方就是西寧市大通縣明長城遺址,它是海拔最高、保存最完整的明長城遺址,被譽為“青海八達嶺”。經測量發現,尕溝隧道左洞頂距離城墻最短距離僅有58米,施工稍有不慎就容易導致長城墻體破碎、開裂。要實現控制在2毫米以內的“零沉降”標準建設隧道,賀濤感到了巨大壓力。
由于尕溝隧道地處青藏高原和黃土高原過渡地帶,地質結構復雜,雖然隧道全長只有1588米,卻是罕見的全5級圍巖隧道,洞內混雜著軟泥、黃土、泥巖、砂巖、富水卵石層等。項目團隊小心翼翼地開始隧道施工,但很快就遇到了大麻煩:尕溝隧道上方臥著一條寬達7米的卵石蓄水層,洞頂的結構十分不穩定,塌陷風險極高。
起初,項目團隊采用常規的帷幕注漿技術,將混凝土漿液注入巖石縫隙中,形成一道止水帷幕。然而161平方米的大斷面開挖給摻水的黃土提供了極大的“活躍”空間,被“激活”的泥水源源不斷地沖出,注漿“潰不成軍”,止水效果極不理想,原本的技術方案以失敗告終。項目團隊必須另謀出路,研究新的工藝。
“既然隧道‘怕軟不怕硬’,就要想辦法給隧道整個‘硬骨頭’。”賀濤反向思考,一步步研究如何在隧道內形成更加穩定的支撐。“水量太豐富,注漿在縫隙里還沒凝固成形,就被沖散,那我們何不直接把骨架打進山體里?”確定了破局思路,通過查閱資料,賀濤團隊鎖定了新的施工工藝——高壓水平旋噴樁超前支護技術。該技術通過引入水平旋噴專用鉆機,沿著隧道掌子面的邊緣,利用高壓噴射,緊密地向斜上方打出一排孔洞,并向孔洞內迅速旋噴注漿,再接連頂入鋼管,形成剛性結構。為了論證新工藝的可行性和嚴密性,賀濤團隊還邀請了隧道施工專家到現場踏勘,獲得了專家的一致肯定。隨即,項目團隊將高壓水平旋噴樁超前支護技術首次應用在青藏高原上。
隨著注漿與鋼管在尚未開挖的土體里形成一種類似大棚骨架的保護作用,開挖時,洞內產生的沉降變形被吸收,從而完全避免了對長城墻體的損害。有了如此牢固的保護,軟泥不再肆意塌落,單日最高掘進2.4米,新工藝的應用取得了成功。
為了保護明長城,項目團隊還上了“雙保險”。由于隧道開挖采取挖掘機配合人工的冷開挖方式,難以準確判斷地質情況的變化。項目團隊還研發了超前探孔技術進行地質預報,并根據圍巖軟硬變化及時給挖掘機更換不同類型的挖頭。在技術團隊的不斷努力下,15秒就能完成挖頭的更換,能夠有效應對多變的地質條件,提高了施工效率,減少了圍巖暴露時間,建立了全方位施工安全保障。
在今年9月,尕溝隧道順利貫通,完全滿足“零沉降”要求,大家長舒了一口氣。在一次團建活動中,項目團隊近距離感受到了明長城的歷史文化。面對古樸的城墻,賀濤感慨道:“在這里,我們既是建設者,又是歷史文物的保護者。”