中國十七冶承建的G30連霍高速公路清水驛至忠和段擴容改造工程是甘肅省高速公路網的重要組成部分,也是蘭州市繞城高速的重要組成部分,東與連霍國家高速相連,西與京藏國家高速和機場高速相連,項目建成通車后,對推動甘肅省的經濟發展和方便周邊省區相互往來具有十分重要的意義和作用。路線起點位于榆中縣清水驛鄉,終點為忠和鎮,路線總體走向由南向北,建設里程67.226公里。其中公路分公司承建的第三總包部位于皋蘭縣及榆中縣交界處,由南向北設置大河坪隧道、什川黃河特大橋、上河坪隧道、上河坪大橋、下河坪隧道、什川隧道等,路線穿越什川鎮南側山區。
該路段隧道多、高墩多、不良地質多,橋隧比高達94%,是全標段中施工難度最大的一段。本標段為分離式道路,左右路面寬度16.75米,橋梁2座,隧道4條,危大工程共計33項。有一半的橋臺和隧道進出洞口就在峭壁之上、溝壑之間,山體坡度在60-70度,局部達到80多度。橋隧相連,平均每1公里一座橋、1.5公里一條隧道,進場作業便道全是臨邊臨崖,安全風險和工程進展難以預估。

逢山開路,智慧手段通便道
開山造路,便道先行。該標段路線穿越山嶺重丘地區,橫跨黃河,所處地勢險要,要修筑大量便道才能抵達各個施工作業面,但是施工便道選線難、修建更難。如何打通施工便道,成了項目團隊面臨的首要難題。
進場之初,臨電不通、便道幾乎為零,項目部不等不靠、跋山涉水,充分運用無人機航拍、衛星地圖輔助及等高線地形圖等智慧化技術手段,進行便道選線。同時遵循“安全、經濟、適用”的原則,根據初選線路多次徒步進入深山詳細踏勘、反復論證和方案比較,因地制宜定下了總長度8公里的3條便道線路,采用既有零星道路擴寬、架設兩座鋼棧橋、修建盤山便道等方法修建施工便道。3條便道共貫穿蘭州市皋蘭縣什川鎮長坡村垮垃圾塔、八道灣崖山脈,所經區域山高坡陡、溝谷縱橫,2023年4月下旬。便道全部貫通,大大提高了項目推進速度。
遇水架橋,冶軍共展黃河畔
什川黃河特大橋前后連接大河坪、上河坪隧道,主跨160米橫跨黃河。大橋一端連接的大河坪隧道為左右行分離式的雙洞長隧道,其右線長1249米最大埋深189米,左線長1236.5米最大埋深200米;另一端連接的上河坪隧道也是左右行分離式的雙洞長隧道,其右線長1801米最大埋深218米,左線長1843米最大埋深219米。山高路陡,線路平面圖上等高線重疊,橋隧連接處的橋臺樁位、隧道進出洞口均在懸崖峭壁之上,所有作業點無場地或場地異常狹小,極大地增加了施工難度。

在取得涉黃河施工相關手續之后,項目部立即展開鋼棧橋施工作業,打通施工便道,拓展作業面。在河道上架設鋼棧橋是打通施工便道的關鍵。由于作業面狹小,且樁基施工中經常遇到孤石和斜巖混雜的地理結構,加之距離河道過近不能采取爆破施工方法等不利因素,使得樁基施工更是困難重重。10號墩是鋼棧橋第一跨水下沖孔鋼管樁基礎,水下表體光滑的大孤石使得下放鋼管樁時無法打入河床。為此,項目團隊采用超聲波水下探測設備進行多次勘測,根據地質情況,將此跨加長1.5米跨過大孤石,水上采取鋼絲繩縱向牽引穩固,多加一道橫梁進行橫向加固,將10號墩鋼管樁穩定在樁位上。雖然有了穩樁措施,但新的困難卻又是接踵而至,在水下樁基施工過程中,河床表面光滑傾斜的地質結構導致樁孔偏位和卡鉆現象頻發,在經過多次拔出鋼管和反復下鉆后,終于完成了水下第一跨施工。借鑒第一根水下樁基的施工經驗,項目部及時總結經驗,有效解決了水下樁基施工難題。經過7個月的努力,2022年10月1日完成鋼棧橋貫通。

為加快工程進度,什川黃河特大橋樁基與鋼棧橋同步施工。大橋采用90+160+90米預應力混凝土波形鋼腹板連續剛構的橋型,設計理念屬國內先進。大橋的0號、3號橋臺位于陡峭的山體邊坡上,1號、2號主墩位于河岸兩側,狹小的施工區域必須修筑穩固的施工作業平臺才能夠展開樁基施工,這就要開挖大量的土石方,帶來安全風險。項目部綜合考慮各種不利因素,決定因地制宜采用人工挖孔、旋挖鉆成孔、沖擊鉆成孔等組合工藝施工橋梁樁基,避免對山體和黃河沿岸的大開挖,不僅保護了環境,還保障了施工安全。
特大橋施工區域地形復雜、交通條件差、施工難度大、技術要求高。為此,第三總包部項目團隊精心組織資源、動態調整計劃、持續優化方案、搶抓黃金施工季節,克服溫差大、雨季、交通等影響工程建設的制約性因素,高效優質推進特大橋建設。截至目前,什川黃河特大橋已施工完成了36根樁基,四座大體積混凝土承臺,四個主墩的八根雙肢實心墩柱;右幅1號墩“0號塊”已率先殺出重圍,整體澆筑完成,進入預應力張拉階段,其余三個主墩的“0號塊”已完成首次澆筑,水平隔板及以上鋼筋、模板及預埋件正在二十四小時不間斷加班加點施工中,確保在10月中旬完成全部澆筑、預應力張拉及壓漿任務,全面進入懸臂掛籃施工階段。
懸崖挖隧,技術攻關解難題
第三總包部四條隧道進出洞口都在深山峭壁之上,特別是什川黃河特大橋處的橋隧連接處最短間距為0,其他區域的橋隧最大間距45.5米。項目地質條件復雜、山體陡峭、溝壑縱橫,坡度高差大,大面積IV、V級圍巖造成洞口段斜巖層出極為破碎,掌子面掉塊嚴重,極易失穩坍塌,圍巖突變性大。項目部針對隧道施工難題,詳細踏勘隧道進出洞口及相關結構物樁位,反復論證和推敲方案,開展技術攻關。
隧道施工,首先面臨的是隧道進出洞作業平臺修建、材料運輸與施工用電的推進。對此,項目團隊在多次查看周邊環境后,對四條隧道逐一編制了具有針對性的專項施工方案。施工什川隧道時,項目部將出口段路基與隧道洞口同步平行作業,既方便隧道進洞施工提供條件,也節約了隧道外路基施工時間。由于該段路基構造屬于深挖高填路基,施工中采用了不良質土挖除換填處理方法,利用便道埡口開挖破碎的土石方進行填筑。此段路基開挖深度7.5米,填筑高度達到36.5米,換填量達22.5萬立方米。在項目團隊的努力下,僅用40天實現了隧道進洞施工,比計劃工期提前了26天。

在隧道掘進過程中,項目團隊經過多輪專家技術研討,在隧道順利進洞后采取“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、早封閉、勤量測”的施工措施攻克圍巖難題。什川隧道進出口采取履帶式自行開挖臺車、輪式自行防水板施工臺車、仰拱曲面模板等新型施工工藝。根據智慧化監控量測數據,動態調整施工參數,優化施工工藝,調整循環進尺、及時調整開挖工法、超前預加固等措施應對巖體失穩變形,確保了隧道安全掘進。下河坪隧道出口端采用“雙側壁導坑法”進行施工,在開挖過程中減小了開挖跨度,且各自封閉成環,使拱頂沉降和收斂減至最低,有效地控制了工后沉降。同時采用多工序平行交叉作業,避免施工相互干擾,最大限度提高了大斷面隧道在施工過程中的安全性。大河坪隧道出口端在施工過程中積極使用“四新”技術,應用了隧道專用錨桿機、鎖腳定位模具、仰拱鋼筋定位卡具、仰拱曲面模板、新型網片排焊機等眾多新技術、新設備,提升隧道施工質量。
從圖紙上的難,到攻克現實的難,不畏艱難的十七冶人,硬是在崇山峻嶺中打開工作面。截至目前,什川隧道左洞在經過460個日夜的不懈努力下,于2023年9月6日實現了雙向順利貫通;什川隧道右洞剩余50米,計劃在10月9日前實現雙向順利貫通;屆時,什川隧道雙線完成整體貫通任務。下河坪隧道右洞上臺階初支進尺256米,左洞上臺階初支進尺258米;大河坪隧道右洞上臺階初支進尺253米,左洞上臺階初支進尺205米;上河坪隧道長度209米的1號斜井于8月29日實現貫通,轉入主洞挑頂施工,取得了突破性進展。2號斜井于8月27日實現順利進洞,兩條輔助施工斜井安全、快速進洞施工以及順利貫通為全面推進主洞掘進施工夯實了根基。
目前第三總包部已完成發明專利6項、實用新型5項、研發項目2項,2023年計劃完成實用新型4項、發明8項、QC成果2篇、工法1項。項目全體參建員工將以現階段取得的進展性成果為新的起點,緊緊圍繞“一創兩最五強”奮斗目標,秉承“十七冶發展要義”,積極開展“基礎管理提升三年行動”,貫徹落實十七冶“大干四季度,確保年目標”工作會議精神,進一步統一思想、壓實責任、堅定信心,凝心聚力沖刺全年目標任務,多舉措夯實項目高質量發展基石。

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