1月16日,中国雪乡牡丹江,正是三九寒流急,但见大地银装素裹,处处寒意萧杀,气温达零下30多摄氏度。

　　上午9时,哈(尔滨)牡(丹江)客专爱民隧道距进口773米的隧道深处。一台挖掘机举起长臂,狠狠地刺向前方软岩,随着“扑通”一声,这座我国高寒地区唯一极高风险高铁隧道,被国内隧道专家定性为“国内高寒地区最大难题”,也是黑龙江省首条“V”形隧道——哈牡客专爱民隧道胜利贯通!这是全线最后一座贯通的隧道,标志着哈牡客专线下工程全部完工,为2018年年底全线通车扫除了最后障碍。

　　担负施工的中国铁建二十二局集团哈牡客专建设者顾不上周围还零星散落的碎泥块,高擎红旗呐喊着冲向掌子面。29个月,他们高扬科技利剑,披荆斩棘,终于把红旗插上了这座在我国隧道建设史上具有里程碑意义的隧道贯通点,再次创造了中国高铁建设奇迹!

　　三次进洞三次都被“撵”出来

　　“爱民隧道地质之复杂相当罕见,在进口段,我们三次进洞三次都被‘撵’了出来,最大进尺仅19.5米!”中国铁建二十二局集团哈建公司哈牡客专项目部隧道队队长徐松惭愧地说,他在东北地区参建了多条铁路隧道,但爱民隧道一度成为他心头一座不可逾越的大山。

　　中国铁建二十二局集团哈牡客专项目部经理李宝成介绍, 全长2940米的爱民隧道明挖段1050米,暗挖段1980米。“1980米,对我们这些‘老铁’来说算不了什么,如果是普通隧道最多一年就能完工。”可该隧道五级、六级围岩占比超过95%,“相当于在豆腐里打隧道!”

　　指着一张《爱民隧道施工形象进度图》,李宝成笑言各种线条图例的涂画,将这张图纸几乎变成了一幅五彩缤纷的画作,“隧道穿越多处松散沉积层、第三系泥沙岩等。瞧,这是浅埋,这是偏压,再看,那是富水,旁边的是软岩、大跨,还有砂岩、泥岩……这些地质地层分布、接触关系更复杂,犬牙交错,有时相距几米都大不同。”

　　爱民隧道被称为“高寒地区地质博物馆”,是全线控制性工程,被中国铁路总公司定为极高风险隧道,在隧道施工中风险等级最高,为我国高寒地区唯一一座高铁隧道,类似风险等级隧道,全国屈指可数。

　　2015年8月,爱民隧道出口段正式开工。至当年9月20多号时,徐松带领工人们按照设计完成了70米的明洞施工,并进入正洞5米。

　　“那年雨水特别多,到9月了,还淅淅沥沥下个不停,洞口都是淤泥。”就在徐松深感困惑时,一场人与隧道的超级大较量不期而至。

　　“爱民隧道地质沉降收敛是个渐变的过程,终于有一天,进洞的我们硬被‘撵’了出来!”中国铁建二十二局集团哈牡客专项目部安全总监李朋亮说。他和项目部副经理张新义等负责该隧道施工,绝大部分时间由他包保该隧道。

　　经过检查,李朋亮和技术人员发现,完工的隧道明挖段左侧边坡上部出现了长达1米多的大开裂,长度20米的隧道仰拱纵向向外产生了30厘米的偏移,边坡防护喷锚也出现整体划移!“可那里的坡度是纵向1比20,横向1比6,这样的缓坡也坍塌?!”人们被深深震惊了。

　　技术人员会同设计、监理和建设等单位人员经过勘察,发现这里地处黏性土地层,这种地质有弱至中等膨胀性,局部土层含水量大,自稳能力差。当地老百姓反映,原来下面是采煤区,后用杂填土回填,土质极其软弱,由此导致在降雨或者卸荷时引起牵引式蠕滑。在隧道进口处,这种地质有170多米。

　　经过研究,人们决定在两侧打抗滑桩、钻孔桩,从25米到30米不等。2016年6月,人们第二次进洞开挖,当正洞上台阶进尺到19.5米时,爱民隧道又发威了!“隧道初期支护变形趋快,最厉害时一天收敛1厘米,导向墙及初支失稳,发生纵向位移,足足一米多!”徐松现在提起当时的情况,还心有余悸。

　　兵来将挡,水来土掩。经过有关方面论证,项目部决定在隧道暗洞增加临时钢架横撑和竖撑,即不仅在隧道两侧打入抗滑桩,还在地表增加横向关梁,将受力支撑从点连成面,相当于在隧道正洞与两侧划移体之间建立了防护墙。

　　然而,放荡不羁的爱民隧道却不肯轻易屈服。2016年10月,当建设者们第三次进洞掘进时,山体再次发生移动,隧道导向墙、初支钢架被硬生生纵向推出来1米多……

　　为加快隧道施工,建设单位等于2015年11月、2016年3月,分别决定增加1号、2号斜井,“相当于增加了4个工作面,这样,爱民隧道暗挖段有6个工作面,平均每段只有300多米!”李朋亮说,可徐松却没有感到一点轻松,因为1号、2号斜井之间又有情况发生了!

　　1号、2号斜井之间隧道长1088米,可有366米地质为砂泥岩互层,自稳性很差,导致隧道拱架快速下沉。1号斜井向2号斜井方向掘进时,正面遭遇这种不良地质,围岩为6级或6级加强,其中,在一个掌子面开挖到仰拱成环周期大约30天内,累计沉降达70厘米!

　　爱民隧道施工多处受阻,不得不停下来。

　　终极大招破解470米“连环套”

　　哈牡客专是中国“八纵八横”高铁网中最北“一横”,是东北铁路快速客运网络的重要组成部分。其进入牡丹江市区时,在郊外钻入隧道运行,在接近牡丹江站时再爬至地面,这样能最大限度减少高铁开通对城市环境和百姓生活的影响。

　　李宝成介绍,这条从郊外一直修到市区的隧道就是爱民隧道。“V”型的设计,致使该隧道高差达41.8米!这种独特的设计,也使爱民隧道最大埋深70米,最小埋深仅3米多,给隧道施工带来了很大困难。

　　如果说爱民隧道是全线的控制性工程,那么,进口段100多米蠕滑段加上1号、2号斜井间的366米砂泥岩互层段等共计470米特殊地质段,则如同一个连环套,成为该控制性项目的卡脖子工程。开工以来,砂泥岩互层地段发生涌泥12次,滑层地段发生突然变形情况3次,大变形段落长160米,其他变形、塌陷达62次,山体蠕滑1次。

　　有关隧道专家断言,爱民隧道贯通之时,就是哈牡可专线下工程完工之时。而只有攻克特殊地质段,才能降服爱民隧道!面对挑战,李朋亮和徐松他们能实现“V”型转身吗?

　　“在这样一项极高风险隧道中施工,我们惟有科技创新,才能创造奇迹!” 就在人们犹豫时,李宝成果断组织技术人员成立攻关小组,科技立项2项,同时,联合国内有关隧道专家,展开科技攻关。

　　2016年2月26日,国内隧道专家石新栋等5名专家会同铁路总公司工管中心、工程鉴定中心,及建设、设计、监理等单位人员深入现场,充分肯定了项目部在进口段明挖段对护坡打抗滑桩等方案可行性。

　　2016年11月23日,就在470米特殊地质逼迫项目部停止施工时,享受国务院特殊津贴、铁路总公司突出贡献专家刘招伟等5名专家来到现场,在会同项目部技术小组进行勘察、论证后,一套针对我国高寒地区极高风险隧道爱民隧道的终极大招终于出炉了!

　　李朋亮介绍,针对进口段的蠕滑难题,他们坚持内外兼治。在隧道里面,他们在第三次的沉降段增加防护结构,即在隧道内侧设6根人工挖孔桩,左右各3根,以此为支撑,在上面做了永久性的、长17米的钢筋混凝土套拱。在套拱上面,他们回填土石方,对暗挖段隧道产生反压作用；在套拱下面,他们施工隧道初支钢拱架和二次衬砌。这种方法,相当于给隧道上了三层保险!而在隧道地表,他们对未开挖地段先行注浆处理,固化土层,提高其稳定性,然后依次开挖作业。

　　2017年3月份,职工们终于第四次在进口段进洞顺利掘进,而此时距离开工已过去整整19个月,堪称史上最漫长进洞打开方式!隧道队副队长孙世江说,他们对此地表注浆超过195米,达22000立方米。

　　1号、2号斜井间的区段由于埋深很深,况且地表有附着物需要拆迁,地表注浆不可行。专家和技术小组经过论证,决定对砂泥岩互层进行全帷幕注浆,把裂隙水排除,一下提高了土体稳固性,围岩也稳定了。他们此类注浆长度超过160米,合计15000立方米。

　　“对富水沙层,我们采用超前注浆方式,进行预加固。每前进1延米,就注入60立方米具有速凝效果的硫铝酸盐水泥,通过压力挤压、劈裂,把地层挤压密实,填充率达25%。”隧道队总工程师刘雪冬说,超前注浆预加固是门技术活,压力小,无法对岩层进行挤压、劈裂,不能有效排出地下水,而压力过大,会对后方初期支护有影响。他们经研究,创新了补强径向注浆方法,在初期支护背后形成一道“止浆墙”,增强初期支护抵抗注浆压力的能力,解决了这一难题。

　　2017年6月1日,有关专家再次齐聚哈牡客专,经过检查试验,充分认可了项目部对特殊地质的处理方案。隧道施工更是有序推进,捷报频传:2017年5月18日,2号斜井至出口间主洞贯通。2017年8月13日,爱民隧道进口至1号斜井间477米主洞顺利贯通。

　　2017年10月,当爱民隧道迎来第四次专家论证会时,研究的重点已转到最后的贯通方案……

　　隧道设计大师史玉新认为,爱民隧道软岩占比国内罕见,特别是变形大,控制点多,项目部技术人员和有关专家一起攻克高寒、浅埋、偏压、富水、大跨等难题,其创新做法值得我国高寒地区隧道施工借鉴。截至目前,项目部创新总结了两项技术成果,并已申请发明专利5项、实用新型专利8项,发表科技论文数篇。

　　29个月为了42秒钟的穿行

　　哈牡客专设计时速250公里每小时,将来建成通车后,风驰电掣的高铁穿过爱民隧道仅仅42秒钟。可为了这42秒钟,李宝成、李朋亮和徐松带领上千名工人奋战了29个月!这个不等式,让人们看到了中国高铁一日千里的秘诀,更看到了中国高铁建设者在白山黑水之间创造的中国高铁奇迹和中国高铁精神!

　　李朋亮说,爱民隧道复杂的地质和高尖的技术,在没有成功经验借鉴的情况下,他们始终坚持稳扎稳打,不断加强工艺工法创新,而从不蛮干盲进。他介绍,在面对五级、六级围岩时,他们除了加强监控量测、超前地质预报外,还广泛采用89大锁脚,利用超前小导管进行超前注浆,对地表注浆、全断面帷幕注浆、地表纵向抗滑桩加固等隧道施工防护措施,他们更是全部派上场,“在特殊地段,我们采取了很多特殊措施。比如,我们对隧道拱架的小锁脚加固加密,设计要求4根一个点,我们加到6根,甚至8根,再配合89大锁脚!”

　　在攻克爱民隧道科技难题中,如果说专家论证会是一锤定音,那么,徐松带领职工们进行的大胆探索则是起伏跌宕,甚至如泣如诉。2016年11月份,在1号斜井向前掘进了250米处,工人们在开挖中导时,发现初支上面掉碎块,提高警惕的测量员孙铭泽惊讶地发现其日沉降量达30厘米!他连忙告诉徐松,后者当即命令撤出所有人员和设备等,并对开挖掌子面立即进行返压回填,并大胆进行全帷幕注浆。这也是爱民隧道首次实施全帷幕注浆,后来受到专家肯定,并成为治理爱民隧道终极大招的“致命杀手锏”。

　　“我们始终如履薄冰、如临深渊!”李朋亮说,正是他们如此小心翼翼,才确保了隧道尽管发生过大小无数次沉降收敛,但没有一次事故塌方,这也创造了我国极高风险隧道施工纪录。

　　“我们不仅要实现爱民隧道胜利贯通,还要保证哈牡高铁胜利通车!”李宝成满脸严肃地说,项目部始终视高铁运营安全为最高使命,把确保工程质量当成管理底线,“这也是我们的庄严承诺!”

　　徐松说,爱民隧道连续三年冬季施工,“冬季施工考验的是良心,更是责任心!”。在中国雪乡动辄零下20多摄氏度甚至极端最低气温达零下35摄氏度的情况下,他们从混凝土搅拌站到运输,再到现场作业,坚持保温保暖“武装到牙齿”。他说了两个关键数据,“爱民隧道作业掌子面始终是十二三摄氏度,混凝土入模板温度始终高于5度!”

　　一次,冬季施工灌注混凝土时,质检员郑春铭发现混凝土入模温度低于5度,他当即命令停止作业,经了解,罐车通过铁路道口时遇到封闭,造成车辆晚到2个小时,造成混凝土温度下降。在指挥工人倒掉不符合要求的混凝土后,他把情况立即报给隧道队和项目部。随后,他们出台了一整套整改措施,包括隧道混凝土施工前项目部与铁路部门加强沟通确保道口畅通,提高拌合站出品混凝土温度,以及加强施工便道维修等,使类似事件再也没发生。

　　施工小工艺连着高铁大质量。隧道帷幕注浆分前进和后退两种方式,工人作业多采用后者,因其操作方便、节省时间。但刘雪冬和技术员于兴达发现,爱民隧道砂泥岩互层黏性高,钻杆后退时常被拧断,拔不出来,影响了作业效率,还会造成质量和安全隐患。他们经研究,将钻头侧翼由平面改为尖锐状,并为长钻杆穿上一根PVC管“外套”,使钻杆后退时能轻易切破“外套”,并从中“金蝉脱身”,提高了施工效率和质量。质检员郑春铭和技术主管李杰等则针对围岩变形收敛不均匀、隧道钢架拱脚不在一个水平面从而影响受力的问题,提出预埋监控量测点,通过大数据分析加工特殊钢架,使难题迎刃而解。

　　在施工中,技术人员还发现,全帷幕注浆拔出导管后,整个断面会有若干孔洞,造成局部注浆不到位。他们经过摸索,创造性地在孔洞中加放长锚杆,并通过注浆加固,确保了此后没有围岩坍塌现象。

　　为了保证爱民隧道和哈牡客专的质量、安全,还有一个不得不说的故事。根据安排,爱民隧道最初计划2017年8月贯通,后改为2017年10月份。而此时隧道正在进行难度最大的进口段,及1号至2号斜井区间的特殊地段施工,平均每天只能掘进0.5米。于是,隧道贯通时间被无条件地后推到11月底,后又被推到12月中旬……