攻克土木工程禁区 完胜世界难题工程——利万高速齐岳山隧道右线贯通侧记
2015-05-15
编者：齐岳山地质结构特别复杂，是土木工程禁区，齐岳山隧道施工更被称为世界级难题工程。本文较为详细地记述了利万高速齐岳山隧道贯通的过程，以飨读者。
2015年5月9日，穿越土木工程禁区的高风险岩溶隧道——利万高速公路齐岳山隧道右洞胜利贯通。施工过程中，处治各种地质病害数百起，未发生任何安全责任事故。
中铁十四局利万项目部在鄂西高速公路建设指挥部和上级公司正确领导下，仅用2年时间，攻克土木工程禁区，完胜世界级难题工程，而且比打通处于同一地质段落的宜万铁路齐岳山隧道缩短工期近4年，比沪蓉西高速公路齐岳山隧道缩短工期近2年。完成了一个看似不可能完成的任务，创造了一个土木工程建设的奇迹。
一
齐岳山，地质构造复杂，岩溶形态多变，地下暗河发育，突水、突泥等岩溶灾害风险极大，还存在煤层瓦斯爆炸、高地应力岩爆等灾变的可能，一直被视为土木工程的禁区，齐岳山隧道施工更被业界专家称为世界级难题。
利万高速公路齐岳山隧道为双线四车道分离式特长隧道，左幅全长3375m，最大埋深约567m；右幅全长3386m，最大埋深约543m。隧址区岩溶洼地、漏斗、落水洞发育，与地表水联系密切且水量较大。同时，存在两条断层，与路线基本垂直，断层带内有大型溶洞存在可能，还有三个岩溶地下水系统，发生突水突泥灾害的风险极高。
已经建成的宜万铁路、沪蓉西高速公路齐岳山隧道都曾经给人们留下刻骨的记忆……
宜万铁路前身是川汉铁路，1909年由詹天佑主持开建，从宜昌往秭归方向修了20多公里就被迫停工。新中国成立后，又经过反复勘测研究，毛泽东主席曾多次听取关于川汉铁路的汇报。由于个别路段建设难度太大，尤其是齐岳山隧道为当时的工程技术所不能及，修建计划被迫搁浅。
开工于2004年的宜万铁路齐岳山隧道，单洞全长10528米，坐动车经过，只需两三分钟，贯通却花了6年。隧道经过地段简直就是一座巨型充水蜂窝。熔岩、高压岩溶水、断层、高地应力、煤层瓦斯、天然气……"五毒俱全"，是地质条件最复杂、施工风险最高的隧道之一。隧道施工过程中，曾创下了一个月掘进4米的中国铁路建设史上最慢纪录。
同时开工建设的沪蓉西高速公路齐岳山隧道单洞全长8155米，沿线经过14个溶洞，穿越3条暗河，还遭遇断层、软质岩、软弱夹层等不良地质，被外界称为"蜂窝"里掘出的隧道。断层、软弱夹层、有害气体和高地应力围岩段、丰富的地下水，犹如一个个变幻莫测的幽灵，时刻威胁着隧道施工安全。被湖北省交通厅、沪蓉西指挥部定为一级高风险特长隧道。
宜万铁路和沪蓉西项目齐岳山隧道百余次重大岩溶突水突泥事故，彰显了齐岳山隧道施工的艰险和困难程度。利万项目齐岳山隧道与上述两个隧道同处一个岩溶水文地质单元，存在突水、突泥等高风险问题，是利万项目地质条件最复杂、施工风险最高的隧道。
齐岳山，已经成为标志中国工程界岩溶隧道极高风险的赫赫品牌。遭遇过齐岳山岩溶隧道施工灾变的人，看到"齐岳山"三个字，都难免怵然惊惕。
二
湖北高路鄂西高速公路建设指挥部高度重视齐岳山隧道建设。开工前，指挥长黄桥连针对项目群特点，对参建单位和参建人员响亮喊出"下定决心，不怕牺牲，排除万难，争取胜利"的进军口号。
同时，要求各参建单位，加强预研、预判、预谋。在"谋"字上下工夫，拼智慧、拼谋略，搞好项目总体策划和标准化建设策划，开好策划方案评审会，及时解决项目策划、施工组织设计等问题，使总体方案臻于缜密、精密、细密、严密。
严格制定和坚决执行施工安全技术方案评审制度，是指挥部工程管理一大特点。凡涉及到齐岳山隧道安全技术问题，更是有施工必有方案，有方案必有评审。一以贯之，雷打不动。
齐岳山隧道开工以来，指挥部先后组织召开了齐岳山高风险岩溶隧道施工专项方案、齐岳山隧道岩溶水治理专家评审会、齐岳山隧道瓦斯地段施工及安全专项方案等专家评审会。湖北省交通运输厅、湖北省交通投资公司、湖北省公路学会、中铁十四局集团和山东大学等单位专家学者都提出了宝贵意见和建议，为齐岳山隧道施工提供智力支持。
在齐岳山高风险岩溶隧道施工专项方案评审会上，黄桥连指挥长要求参建各方上足手段，加强隧道动态风险评估，实行业主、设计、监理、施工单位联席会议制度，详细编制风险防控预案，严格控制工艺、工法，加快安全专项方案、风险评估报告的编制和评审。
与此同时，2013年3月19日，中铁十四局集团公司成立了"齐岳山高风险岩溶隧道"专家组。由集团总工王焕任专家组组长，集团原副总工、现任两位副总工为副组长。这是十四局成立以来，第一次由局总工担任一个独立项目的专家组组长。
紧接着，富有隧道施工管理经验的中铁十四局二公司副总经理梁金宝被任命为利万高速项目经理。项目总工周大勇，也是经过集团认真研究、慎重决定，从向莆铁路项目部抽调过来的工程管理精英。他在向莆铁路项目担任副总工、总工期间，参与和主持完成了铁道部挂牌的一级风险隧道——棋盘石隧道以及尤溪隧道、戴云山隧道主体工程技术管理工作。具有攻克高风险特长隧道技术、安全难题的成功经验。
即便是项目部下面的工区副经理以上领导，均是在其他项目担任过项目经理、书记、总工职务，具有丰富现场管理经验的精英人才。
项目部还积极延揽具有高风险岩溶隧道施工管理经验的专门人才，尤其注重引入参加过宜万铁路、沪蓉西高速公路项目齐岳山隧道施工管理的宝贵人才。
不久，中铁十二局原宜万铁路齐岳山隧道项目总工骆文学应邀来到项目部，专门就宜万铁路岩溶隧道施工技术和安全管控问题，对项目部工程管理人员进行了专题培训。
项目部还调来了上级公司参加过沪蓉西高速公路最长最难隧道——龙潭隧道管理的资深安全管理人才，分别负责齐岳山隧道进出口端现场安全管理工作。同时，监理单位也请来了参加过沪蓉西高速公路齐岳山隧道监理工作的安全专监，专门负责齐岳山隧道安全监管。
有了优秀管理人才，还要有一流施工队伍。齐岳山隧道进口端施工队是十四局老班底，是集团最优秀的施工队伍之一；出口端施工队则是公司原沪蓉西项目龙潭隧道施工队原班人马。在会战齐岳山的各路人马中，湖北省交通规划设计院也曾是参加沪蓉西项目设计的主力团队之一，并且，熟练掌握鄂西南岩溶隧道设计关键技术。
设计、监理、施工管理层，精英荟萃，群贤毕至；一线施工队伍，兵强马壮，堪称一流。
三
针对齐岳山隧道高风险特性，中铁十四局项目部以如履薄冰的谨慎，集思广益，严谨制定了《齐岳山高风险岩溶隧道施工技术专项方案》、《齐岳山隧道安全专项施工方案》，包含了开挖方案、超前支护及初期支护施工方法，防排水施工、衬砌施工、通风设计、反坡排水、高地应力、突泥突水、煤层瓦斯等安全方案和应急预案，建立了隧道电子管理和应急逃生系统、人员电子管理系统、声光报警系统，设置了安全标识、视频监控、应急照明、逃生通道并配置了逃生装备，制定了安全、质量保证措施和标准化建设方案。同时，配强配足安全管理人员，项目部设安全总监，工区设安全主管，工点设专职安全员，作业班组设兼职安全员。项目部和施工单位在齐岳山隧道进出口各配齐了2名专职安全员，十多名兼职安全员。严格按规定做好安全培训和安全技术交底。
为规避岩溶地质灾害的发生，项目部在施工过程中采用了TSP、地质雷达、超前水平钻和超前炮孔等多种手段来进行富水岩溶的探测，部分地段增加了高密度电法、复合式激发极化法、瞬变电磁和多孔超前钻孔及周边钻探来锁定岩溶边界。施工中牢牢坚持"物探先行、钻探验证、有疑必探、先探后掘、不探不掘"的方针，把探测做为第一道强制性工序来抓，做到心中有数才掘进。近两年时间里，仅超前水平钻和超前炮孔就投入750万元。
在齐岳山隧道施工现场，曾活跃着这样一个科研团队——山东大学李术才团队。他们全程承担过沪蓉西高速公路龙潭隧道、齐岳山隧道的监控量测和超前地质预报工作，积累了丰富的隧道施工监控经验。
在施工过程中，山东大学10余名副教授、博士、硕士研究生分别驻扎在隧道进、出口工地，同项目部一起开展地质调查、风险评估、监控量测和超前地质预报工作，为齐岳山隧道安全施工保驾护航。
四
齐岳山隧道是业界公认的"地质病害百科全书"，容不得安全问题的任何一丁点疏漏。为此，指挥部和项目部将施工过程中的每一道工序、每一个环节，置于"金鱼缸"中，实行全维监管。同时，做到心中有安全，眼里有安全，时时讲安全，事事保安全。
纳入"金鱼缸"，不等于进了保险箱。安全管理还需要主动作为，思患预防。为此，施工单位在齐岳山隧道施工现场，坚持"以人为本 生命为重"的理念，严格落实安全生产措施保障，多次开展突泥突水、山洪爆发、消防、瓦斯等应急救援演练。演练组织严谨，思路清晰，进如铁流，退如山移。进退有据，训练有素。
项目部还将最先进的科技手段与最原始的监管办法结合起来，确保施工安全。一方面与山东大学合作，运用新技术、新方法，通过多种探测监测等防控手段，为安全施工保驾护航；一方面紧紧依靠丰富的隧道施工安全管理经验、严格的现场安全监管措施，坚持用耳朵听、眼睛看等常规手段，开展日常安全监管，"土洋结合"保安全。
2013年11月8日下午，项目部齐岳山隧道进口现场安全主管孙景来，发现右洞YK19+430掌子面有零星落块，要求施工队密切观察，加强防范。施工队长陈茂村当即要求所有施工人员迅速撤离现场，同时安排领工员深入掌子面挖掘台车后面密切观察。六七个小时后，洞顶右上方溶腔内断裂一块约3吨重的石块，将钢拱架砸坏变形。不久，洞顶又掉下一礅约20吨重的巨石，砸向开挖台车，致台车整体报废。所幸，一场特大安全事故因为有严格的现场安全监管措施和应急预案而得以避免。
利万高速齐岳山隧道建设者，勇闯土木工程禁区，直面世界工程难题。他们一手抓安全，一手抓进度，多次击退岩溶、涌水纠缠。置于"金鱼缸"中的齐岳山隧道，没有发生一次安全责任事故。
五
齐岳山隧道施工有"两难"。一是反坡排水难，二是溶洞处治难。
齐岳山隧道进口端纵断面为1.55%下坡，地下水较为发育。因此，岩溶涌水成为齐岳山隧道进口段最主要的灾变因素和施工障碍。与此相应，反坡排水也成为隧道施工重要内容之一。
施工过程中，齐岳山隧道出现突泥突水14次。最大一次突水近10万立方米，每小时达8700立方米，回淹隧道1000多米。
针对齐岳山隧道岩溶管道发育且与地表水系联系密切的实际，施工单位制定了"排堵结合"处治原则，处治岩溶涌水问题。
首先，项目部投入500多万元，在进口建立三级泵站，安装13台大功率水泵，铺设15000米大口径水管，建立了机械接力式抽排水系统，同时，项目部多次组织召开专题研讨会，通过不断优化排水方案，加大投入力度，保证正常的施工生产。迄今为止，抽排水近1000万立方米。
紧接着，项目部与山东大学开展技术合作，对涌水岩隙进行局部注浆封堵，以确保隧道后期运营安全，保护隧道生态环境。目前，已成功封堵各类出水点20几个，出水段落3段，并不断收集和整理资料，适时优化调整各种指标参数，为隧道岩溶水治理奠定基础。
同时，开工以来，齐岳山隧道遇到大小溶洞61个，体积上万方的溶洞5处。项目部一直坚持"超前地质预报在前、超前水平钻和超前炮孔紧跟"的原则进行施作，每一次超前地质预报结果得出后，都由技术主管组织主要管理人员召开隧道分析会，有针对性的编制专项施工方案，做到有的放矢，确保安全通过。
溶洞处理需要大量时间，在一定程度上，影响了工程的快速推进。比如YK19+110-116处溶洞就处理了28天。施工队采用"加强初支、衬砌强度"+"初支背后泵送混凝土回填"+"预留、预埋排管管道（管涵）"的综合处治措施，确保了溶洞的施工安全、原有岩溶排水系统通畅和隧道后期运营安全。
小的溶洞变更处理需要四五天，大的一个月左右。仅进口段的大小溶洞，处理时间就累计达到两三个月。直接影响掘进的两个溶洞，处理时间近50天。
为提高工效，赶回涌水和溶洞处治耽误的工期，同时，防范煤层瓦斯引发事故，施工队采取"光爆"与"水爆"相结合的办法，安全高效推进隧道施工。
"水爆"的最大优势在于消烟止尘，大大缩短爆破后到除渣之间的时间间隔。进尺越深，越能彰显这种优势。正常情况下，爆破后排烟需要30～50分钟，而用"水爆"则只需要几分钟，甚至没有时间间隔，工效提高10%～20%，而且可有效降低和防范煤层瓦斯带来的施工风险。
同时，施工单位全面落实安全生产管理措施，坚持长短结合的超前地质预报，坚持按围岩级别选择开挖方式，坚决执行隧道施工有关安全标准化要求，坚定不移的秉承隧道施工质量、安全并举理念，加强安全巡查，防微杜渐，避免了安全事故发生。
2014年11月4日，交通运输部公布了第四批部级"平安工地"示范创建项目，巍巍齐岳山下的利万高速公路项目赫然在目。2013年和2014年，在湖北省在建高速公路质量、安全考核评价中，中铁十四局利万一标安全工作两获第一，工程质量数一数二。
