鹏城地底,惊世之战


 鹏城地底,惊世之战

——中铁十五局集团五公司广深港高铁益田路隧道建设纪实

皇甫振明       

    20141229日,鹏城深圳。一场小雨之后,全长6236、连通广深港高铁深圳北站和亚洲最大地下车站福田站的益田路隧道悄然建成。

一切波澜不惊。没有鲜花,没有仪式,没有外界的喝彩和掌声。惟有施工现场寥寥数字的庆贺标语,宣示着中国铁建十五局集团建设者难抑的舒心与骄傲。

然而,低调的表象,却掩盖不住这一彪炳中国铁路建设史册的事实。当天,“国内最大高铁直径盾构隧道益田路隧道建成,京港高铁内地段全线贯通”的消息一经央视新闻联播和新华社发布,迅速被国内外各大媒体转载,引发热评如潮。

莲花山下,刚刚结束益田路隧道最后一模二衬施工的张磊和他的工友们如释重负。历经六年披荆斩棘、风雨兼程的艰苦鏖战之后,一张张疲惫的笑脸在和煦的冬日阳光下终于如花绽放。

高精难尖的课题集成

广深港高速铁路是国家“四纵四横”高速铁路网中京港高铁的最南段,也是珠三角城际快速轨道的骨干组成。其中,广深段(广州南-深圳北)已于2011年底开通,设计行车时速350公里。全长约11.4公里、全部为地下工程的深圳段土建工程于2008 10月开工,由中国铁建十五局集团承建。该段线路穿越深圳繁华市区,穿越上软下硬富水地层,穿越多条城市主次干道、地铁运营线、密集的城市管网和高层建筑,基坑最深达36,地表最浅埋深3环境特殊,地质复杂,社会敏感度高,安全风险极大,在当时全国铁路高风险重点工程中排名第二其巨大的协调难度、严格的环保要求、苛刻的沉降指数、精细的质量标准以及社会各界的关注热度、企业品牌的塑造重任等等,都为这一旷古烁今的惊世之战层层加码。

由中铁十五局集团五公司负责的二工区,主要承担益田路隧道2号竖井及部分矿山法区段施工,最初的工作量并不大,只有管段最深的552号竖井值得一提。20093月开工后,经过一年奋战,采用矿山法和钢筋混凝土逆筑法施工的竖井开挖衬砌任务于2010228日告竣。当年1220日,专供盾构机出洞的427.8空推段隧道施工结束。

就在完成额定任务的二工区整装待命期间,形势发生了突变。随着施工接近莲花山公园人工湖边缘地段,以及盾构掘进遭遇复杂地质掣肘,益田路隧道进展一时陷入停滞。经业主和设计单位组织权威专家多次审慎论证,2012年初,部分区段由盾构法改矿山法施工的一类变更方案正式获批。

20123月底,刚刚结束山西天大高速公路项目施工,挟山西省高速公路建设集体一等功、省“五一劳动奖章”、大同市“工人先锋号”等殊荣班师的张磊率部接掌二工区,同时一并接手局指重新调整分配的800多米矿山法施工任务。

资料显示,此次由盾构法改矿山法的一类变更,根据地质和地形情况共分7个区段,其中二工区承建的有5段,包括广州方向的下穿富莲大厦段210,香港方向的下穿莲花山公园人工湖250、下穿软弱山体295、下穿运营地铁3号线左线40,以及穿越不整合接触带约80

201241日晚,在上任后召开的首次全员大会上,张磊对局指新分的工作量和有关事项进行了逐一明确,要求大家抓紧进入临战状态,“五一”期间正式开工。随后,他会同党支部书记汪辉良、总工程师杨易凡等班子成员及项目相关部门,紧锣密鼓地完成了管理制度完善、财务资金管理、机械设备检修、应急预案制订以及劳务队伍选择、新上人员体检、安全技能培训、防护用品配备、施工环保许可证办理等一系列工前准备动作,并在工地沿线居民小区贴出了复工告示。

此时,张磊和他的工友们并不知道,一条荆棘密布的险途正在前方渐露峥嵘。

据勘测设计单位综合各种因素得出的初始风险评估报告,在上述5个区段中,下穿人工湖地段会“偶尔”发生岩体坍塌、透水等“较大”事件,风险指数为“中度”或“高度”;下穿富莲大厦地段则“可能”发生涌水涌泥、塌方及环境影响等“灾难性”事件,风险指数为“高度”;而“可能”发生塌方及环境影响等“灾难性”事件的下穿地铁三号线地段,风险指数更是被评估为“极高”。

而事实上,也正是因了这一始料未及的机缘,让张磊他们在广深港高铁深圳段建设中留下了难以抹煞的精彩一笔。

步步惊心的湖底穿越

20125月初,以2号竖井为界,益田路隧道向小里程广州方向和大里程香港方向的矿山法掘进同时展开。

“地上是密集居民区和公共建筑区,地下穿越的几乎全是‘上软下硬’地层,就像骨头上面顶着一块豆腐,切豆腐要小心翼翼,剁骨头要轻手轻脚,一切必须在确保减少扰动的前提下进行。”张磊对此形象地譬喻道。

“山芋”固然烫手,责任更无旁贷。面对有如“在刀尖上跳舞”的高难动作,张磊和他的管理团队没有退缩,更不敢有丝毫懈怠。从接到变更设计图纸开始,他们抽出大量时间,组织技术人员精心研究设计要求、工法特点、操作规范,并通过相互讨论加深记忆,拓展思路,激发灵感。每天下午5点半,则雷打不动地召开工地例会,总结一天情况,布置晚上和第二天的任务。安全防范、质量控制、细节把握、强化责任等,更是逢会必讲的“热词”。

下穿富莲大厦是员工们的练兵之战。他们严格按照设计要求,采用拱部双排水平旋喷桩和掌子面超前注浆的办法加固地层;对基岩段采用电子雷管微振爆破技术,通过减少药量、多点起爆,降低爆破震速,严控震波叠加,最大程度地减小对周边结构体的影响。由于施作精细,管控得力,5个月后有惊无险地通过了这一区段。

而下穿莲花山公园人工湖施工的各种磨砺,却委实让大家尝到了步步惊心的诸般况味。

莲花山公园,位于深圳市中心区的最北端,景色秀美,游人如织。山顶广场有邓小平同志大步行走的铜像和几任中央领导人的手植树,被视为特区改革开放的象征,重大活动众多,政治意义特殊。而按照设计,隧道要从蓄水面积约4.2万立方米、平均水深约2的人工湖底穿250,施工中必须先湖水排干。这对平素惯于临湖休闲的深圳市民来说,各种不愿在所难免,协调可想而知。

先是原铁道部专家组、市轨道办、市城管局、深圳地铁公司组织方案论证,期间又经历了长达4个多月的奔走协调,到湖水开始排放,已经进入了10月。6天后,湖水疏干,施工正式推进。

隧道顶部设计距人工湖底约有24,乍一听似乎问题不大,但实际状况却令人悚然心惊。项目总工程师杨易凡说,24的覆盖层中,有大约12的全风化变质砂岩地层,还有10厚的粉质黏土层,围岩自稳性极差,稍有扰动,就变形漏沙,加上岩层裂隙大,地下水丰富,遇水便形成小空腔,造成局部塌陷。

针对这些不确定因素,作业人员采取短进尺、强支护的办法,对富水地段施工前先排水,而后在掌子面每隔1.9打注浆孔超前预注浆加固,同时埋设超前长管棚,完成初支后再堵水,稳扎稳打,步步为营。项目班子成员也分成三个小组,与现场技术人员24小时轮流蹲守掌子面值班。

“先排后堵”法尽管比较科学,却仍阻不住流塌险情的频频发生。几乎一打到裂隙、流沙,拱架上面就会塌漏出一两米深的大洞,紧接着就要迅速组织抢险。先是用钢筋网片、土工布、木板堵,形成一个骨架支撑后,再用混凝土封堵漏沙口,打泄水孔排水,注浆稳固,而后现场研究通过方案。

最令人抓狂的是,搞不清楚裂隙在哪个位置,往往这边刚封住,那边又冒了出来,注浆注不进去,忙活半天劳而无功。泄水孔也经常不起作用,裂隙一连通,水呼呼地往外喷。项目安全监察长高俊涛亲眼看到,在一次打工字钢拱架锁角锚杆时,裂隙水从直径50毫米的钢管中激射而出,足足飙出有7开外。“就跟高压水枪似的!”

三天两头的流塌,无休无止的抢险,一时成为常态。

那段时间,张磊经常着急上火,动辄血压陡升,关键时刻不敢离开工地半步,身体实在受不了了,就坐在旁边指挥。从竖井下到底部,一般都是乘升降电梯,而心急火燎的张磊等不及时,就径直走235级的爬梯。他的手机也时时处于无法接通状态。集团项目领导心如明镜,“张磊只要失联,准是在隧道里抢险!”在工期滞后两个月的重压下,他们纷纷为张磊打气鼓劲:“稳住!一定要稳中求进,切不可自乱阵脚!”

坚实的精神支撑,不屈的昂扬斗志,让饱经风雨洗礼的张磊和他的团队笑到了最后。

微距沉降的惊艳传奇

下穿运营地铁3号线,通过距离尽管只有短短40,却是益田路隧道施工公认的最大难点。

原因有二:其一,隧道拱顶距地铁结构最小间距只有2.5,围岩结构为全风化、强风化、弱风化的砂岩和花岗岩,上软下硬,稍有不慎,后果不堪设想;其二,深圳市地铁集团严令,地铁沉降不允许超过10毫米,爆破震速不允许超过12毫米

据专家解释,在通用大跨度软弱围岩条件下,隧道开挖沉降1520厘米属于设计规范允许范围,如果沉降超标,便会导致地面建筑物开裂。而在上有地铁运行的特定情况下,沉降超过10毫米,可能造成地铁线路损坏;一旦超过20毫米,将会导致地铁停运。10毫米,无异于同类施工的极限。

原铁道部工程管理中心、鉴定中心、安全质量监督总站,深圳市轨道办、地铁集团,中国铁建股份公司,十五局集团等各级领导和以多名中国工程院院士领衔的专家团队多次莅临现场把脉问诊,就施工方案进行反复论证,不断优化。原则只有一个,那就是“必须确保万无一失”。

顶着重大的社会责任和巨大的安全风险,在“其薄如纸”的覆盖层下面开挖爆破,随时感受地铁列车在头顶近在咫尺的轨道上穿梭往来,施作的精细程度和技术难度不言而喻。用张磊工前动员时的话说,“就是要像火中取栗、虎口拔牙、高空走钢丝一样,每道工序、每个步骤、所有细节,必须做到稳、准、细,绝不能出现一丝一毫的差错。”

20143月,下穿地铁3号线左线开始施工。为确保万无一失,开挖伊始,各种超常规手段便纷纷使将出来——

在与地表结合部打挤密桩、地表加固桩;在拱部软弱地层打双排直径600毫米、间距450毫米、强度40兆帕的高压水平旋喷桩,使之紧密咬合,环环相扣,加固地铁土层,防止失水沉降;用40长、直径159毫米、壁厚8毫米的超前长管棚,一次性下穿地铁左右线;密打42毫米直径的超前小导管,在水泥和水玻璃混合搅拌的普通双液浆之外,加入最新的WSS注浆工艺,防止围岩塌方和变形;用直径600毫米的水平旋喷桩加固掌子面,按梅花型布局,每一循环长度16;把原施工方案设计的三台阶改为五台阶,将拱顶到开挖面11.83中最为关键的7上台阶,自上而下拆分为2.522.5三个段落,对拱架的及时支护、锁角加密、锚杆间距以及拱架必须落在实底上等工艺规范全程监控把关,使施工更加精细,安全质量更加可控。

对于下部硬岩,他们采用电子雷管微振爆破技术。以20公分为间距,在掌子面密打施工减震孔,每10左右一个循环,吸取爆破能量,减少对上部地层的扰动;同一断面分多次起爆,最大程度地减小爆破震速。对最关键的拱顶2.5,他们经过多次试验检测,最终分4段装药爆破,一般23个小时便可完成的工序,他们要耗费78个小时,小心翼翼,极尽谨慎。装药时,现场技术人员、爆破公司人员盯守现场,对操作人员不厌其烦地进行技术交底,确保雷管和药孔位置一一对应;装药后,每个人都睁大一双挑剔的眼睛,逐一验孔,直到对装药量、雷管段位、雷管延迟时间等关键要素逐项确认无误后,才实施爆破。在大家的精心操作下,爆破震速最终控制在了10.7毫米

此外,他们还斥资50多万元,安装了精确度达0.01毫米的静力水准精密监测系统,通过远程控制和传输技术,对地铁三号线结构多个测点的沉降变化进行实时监控,根据监测数据指导隧道施工,用科技的力量为地铁运营安全加设了一道坚实屏障。

总工程师杨易凡介绍说,这套系统将10毫米的沉降红线设定为控制指标,根据沉降变化程度分为三级预警,50%为三级预警,80%为二级预警,100%为一级预警,一旦达到警戒线,就要立即停工采取应急措施,确保地铁运营安全。“稍有风吹草动,我们就会马上感知,然后迅速进行紧急处置。”

为满足苛刻的安全质量要求,项目部还不惜加大投入,自行增加了通风井、减震孔,锁角锚杆也在原设计基础上进行双倍加密,进一步缩小间距,强化承载力。

“小心驶得万年船,成本增加点没啥,只要办法牢靠,想到就要去做。在打造百年品牌的目标面前,安全比什么都重要。”张磊说。

20141120,下穿地铁三号线左线段顺利贯通。经检测,沉降值仅为4.9毫米,创造了国内同类工程施工的最好成绩。

坚韧不拔的信念坚守

今年37岁的张磊,有着多年项目总工、分公司党委书记和项目经理的任职经历。政治敏感、责任心强、以人为本、注重细节,是他身上被各方广泛认同的鲜明标签。

进场之初,正是中国铁建推行“法人管项目”和架子队建设如火如荼之际。张磊等一班人严格执行上级和公司规定,按照工序分离、工费承包原则,对开挖、立架、出碴、二衬、旋喷桩等10几个工班全部实行小工班管理模式,少则五六人,多则百十人,做到统一安置,一视同仁,严管善待。项目部人员除做资料和特殊情况外,一律把办公地点搬到施工现场,及时做好施工组织、现场调度、安全把控、质检旁站、物资供应等工作,对劳务工班全方位强化监管指导。

由于个人信息完善,账目清楚明白,工资优先发放,每个劳务工班撤场,工费结清走人,从不拖泥带水。福田区莲花派出所片警丁浩对此赞不绝口,“这个辖区有6个工地,十五局广深港工地的规模和影响最大,做得也最好,治安方面从没出过差错,也没有一起农民工上访讨薪事件,十分难得!”

地处南部沿海、经济特区,特定的自然环境和气候条件,工程本身的难度与复杂性,城市施工的各种特殊规定等等,多种因素相互交织,给施工生产和队伍管理带来了诸多困扰。

项目党支部书记汪辉良说,每天的有效工作时间是从上午7点到中午12点,下午2点到晚上11点。为减少施工噪音和污染,他们尽可能把噪音较大的工作安排在白天进行,并在居民区较为集中的施工现场设立了隔音墙和临时隔音棚,安装了洗车台、洗车池和高压喷枪,配备了噪声测试仪随时自检。外运洞碴则安排在上午9点半到下午4点之间进行,以避开交通高峰期。

“最恼火的是三天两头停工,经常打乱节奏。”汪辉良屈指历数:国庆节要停工;中招、高考要停工;市民中心、莲花山有活动要停工;一个月有4天不供炸药,要停工;2011年举办世界大学生运动会,工地停工一个月;2013年盾构机出洞加准备,又停了4个月。

“没得其它法子喽,只好利用过年把工期赶回来噻!”这位52岁的“老铁”操着一口浓重的川音道。2013年和2014年春节,二工区主要管理人员全部坚守工地,度过了两个革命化的大年。

2013年夏天,深圳的天气格外的热,距离2号竖井1000多米的隧道掌子面,温度高达51摄氏度,加之采用湿喷工艺,使洞内人员如洗桑拿,每天“一身干爽下竖井,浑身汗透出电梯。”人人身上痱子成片,个别人还出现了中暑现象。混凝土速凝剂腐蚀性也强,钻孔注浆时,皮肤沾上一点就会被灼烂、起湿疹,疼痒难耐,无论作业人员,还是管理技术人员,都概莫能外。

隧道施工,实行24小时连轴作业,工人们采取“四班倒”,6个小时一轮换,项目部人员812个小时一轮换。但不少工人仍受不了这份“洋罪”,成批地打了“退堂鼓”,一次走三四个、七八个成为当时的“新常态”。

走一拨就要再换一拨顶上。那段时间,开挖支护工班前后换了600多人。周文章班组把手头的200多人换了个遍,直到无人可用,只好退场。后面顶上的李政班组,则足足换了400多人。

项目部为此想了不少土办法:每天早上从外面拉10几吨冰块,专门安排6名工人装钢筋笼,用龙门吊通过竖井转运到掌子面;购置5台鼓风机帮助降温,竖井处放1台,衬砌台车上安4台;每天早上和下午上班前熬一锅绿豆汤,用大保温杯给每个进洞人员装满,带到工地上;采买大批风油精、藿香正气水等防暑降温药品发放到工班;把自来水管从竖井引到工作面上,买了一台全自动电热水器,随时供应开水。此外,他们还在距竖井664的人工湖畔地面上设计了一个通风井,从201210月过人工湖时便提前开始协调,到20138月通风井打通,正好派上用场。

由于距离太长,加上鼓风机、水泵等耗电机具的拖累,原本强劲的大功率变压器也显得力不从心。“电费开支太大,加上这些措施费,差不多投入了近千万元。”张磊说。

每天干着同样的事情,遭遇同样的问题,工人换了一茬又一茬,而项目管理技术人员还得日复一日,按部就班。合同部部长王玉鸣从2008年进场后坚守至今,把最美好的青春年华献给了广深港工地;杨俊、李凯等5位年轻的技术骨干,将政治抱负体现在扎实的工作中,如愿被党组织吸收为入党积极分子;铁道兵转工的老党员李再书患了直肠癌,一直瞒着大家,不愿给单位添麻烦……这样的故事,在二工区还有很多。

“大家都蛮拼的!”对于这支同舟共济近三年的40多人团队,张磊倍感满意。他说,跟班作业的办法确实很锻炼人,一期工程下来,尽管有些年轻人在技术管理经验上还欠些火候,但业务能力和综合素质有了明显提高。为此,他鼓励大家结合自身实践和感悟,认真总结一套具有可操作性的岗位工作流程,整理完善之后固定下来,为今后新入职员工快速掌握要领、少走一些弯路提供指导和帮助。

张磊和二工区团队的精彩表现,赢得了业主和上级领导的认同和点赞。20133月,张磊光荣当选为集团公司第三届感动企业十佳人物。前不久,广深港公司把两个“火车头奖章”的推荐名额分给十五局项目部了一个,项目领导班子一合计,又一致举荐了张磊。