湿陷性黄土隧道施工难题的破解能手
——记全国五一劳动奖章获得者、中国铁建二十三局集团公司副总工程师赵永明

赵永明(左二)指挥长现场办公
在敢于科技创新的“智者”身上,就从不缺少“知难而进”的勇气和胆略。
中国铁建二十三局集团公司副总工程师兼沪昆铁路客专工程指挥长赵永明,正是这么一位敢于破解湿陷性黄土隧道施工一个个难题的“智者”。在今年“五一”前夕,他因在攻克湿陷性黄土隧道施工难题和沪昆客专工程建设中作出了突出贡献,荣获全国五一劳动奖章。
郑西铁路客运专线中长500米的高桥隧道进口段和长200米的潼洛川隧道出口段,是浅埋偏压V级砂质黄土围岩。赵永明在组织掘进施工中采用弧形导坑代替“CRD”法施工取得了成功,这是他科技创新最精彩的一笔。最初,郑西铁路客运专线大断面V级砂质黄土(湿陷性)隧道设计上普遍采用“CRD”法施工,可因砂质黄土湿陷性隧道结构松散,变形大,不仅月掘进只有15米至30米,且初期支护和围岩的大变形又给安全施工构成了严重威胁。对此,赵永明根据其多年施工经验,决定采取加强初期支护和仰拱二次衬砌紧跟,这种工法能将隧道拱顶下沉由20厘米降低到10厘米,既避免变形过大又确保了施工人员安全,使月进度也由15米至30米提升到70米。此工法被成功运用于高桥隧道进口和潼洛川隧道出口浅埋V级砂质黄土施工后,取得了月掘进80米的最好进度。
在破解了上述难题后,新的难题又摆在了赵永明面前:高桥隧道出口要下穿南同蒲既有铁路线,隧道拱顶离铁路运营线仅12.89米,浅埋隧道和结构松散自稳能力差的湿陷性黄土叠加在一起,在这种施工条件下,要确保运输安全和施工安全可谓“虎口拔牙”,加之开挖断面171平方米又是客运专线铁路隧道施工的最大断面。原设计采用管棚法加固、单层初期支护、双侧壁导坑法开挖,衬砌紧跟的工法,每完成9米的一个循环周期需要33天时间,按此进度计算,90米的下穿段就需要11个月时间才能完成任务而不能满足进度要求。为解决工期问题,赵永明和指挥长丁维利决定优化设计、变更施工方案,接连优化了一个又一个方案,研究了一个又一个工法,最后优选100米超前管棚法以及双层初期支护工法,并采用弧形导坑开挖,仰拱二衬紧跟的施工方法以锁住松散围岩。为完成上述艰巨的下穿任务,他决定首先掘进18米,进入既有铁路边缘下面,观察隧道沉降数据,并在施工中要求测量人员加强测量以取得第一手数据,同时,强化各工序的质量控制和衔接管理,最终将隧道拱顶下沉控制在11厘米以内、地表沉降在10厘米以内,作业循环时间控制在12天至13天。
在施工中为增强围岩自稳能力,赵永明还优化了双层初期支护,即:将二次模拱支护改为二次喷锚支护的强支撑办法,同时仰拱二衬紧跟掌子面距离在8米以内,使90米下穿段仅用3.5个月即完成了开挖,节约工期近7个月。这一系列创新工法引起了同行专家的极大兴趣,铁道部工管中心、科研院校、设计院、郑西客专公司组织了一个专家论证会,认为下穿南同蒲铁路的成功尝试是科技创新的经典之作。这项创新工法也得到了设计院和铁道部郑西客运专线公司领导的高度称赞,并在全线推广。据称,以赵永明为代表的《大断面黄土隧道下穿既有铁路(公路)》综合施工的技术工法,属国内外首创,并申报了国家“工法”成果。同时,赵永明在郑西客专大断面黄土隧道施工采用的几种优化施工方案,均编入了由王晓州任主编、他任副主编的《大断面黄土隧道建设技术》一书中(2009年中国铁道出版社公开发行)。
2008年3月29日,铁道部召集工程建设系统近300名的专家利用在西安开隧道技术交流会时机,对凤凰岭湿陷性黄土隧道、高桥隧道下穿段等进行了现场观摩。铁道部总工程师何华武等领导和资深专家们,分别就郑西线各施工单位在湿陷性黄土隧道施工的《促进隧道又快又好建设急需解决的几个技术问题》、《隧道建设的理念和主要原则》、《浅谈很有启发的施工技术》、《锚杆对围岩的支护作用》、《隧道施工安全事故的原因分析及对策建议》、《浅谈郑西客专大断面黄土隧道建设管理要点和施工指导原则及成套施工技术概要》等专题进行了研究。专家们对上述工法、工艺给予了充分的肯定,称赞这些创新成果是代表世界湿陷性黄土隧道施工领域的教科书。
2010年以来,担任沪昆客专贵州段工程指挥部指挥长的赵永明,组织制定了《激励约束考核管理办法》、《隧道施工管理办法》、《质量管理办法》等一系列管理办法,使开工的18座隧道27个洞口施工全部实现了“零刷坡”进洞,既保证了安全又保护了环境,并取得良好的经济社会效益。针对沪昆铁路高风险隧道多的特点,他还积极推广应用14项新工艺、工法,确保了施工质量、安全和进度的实现。
由他负责编写的“大断面湿陷性黄土隧道下穿构筑物施工”和“大断面黄土隧道弧形导坑两台阶四步开挖支护施工”,也被评为四川省2007年至2008年度省级工法。2009年,两项技术同时获中国铁建科学技术二、三等奖;2011年,他任副主编出版的《大断面黄土隧道建设技术》一书还荣获铁道出版社优秀科技出版物奖,负责编写的“大断面黄土隧道三台阶七步开挖施工”工法被评为国家级工法。



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