這些“超級工程”如何建起來?有哪些不為人知的細節?日前,本報記者走進施工現場,跟隨建設者的腳步,體驗“中國建造”的不易與創新,告訴讀者一個個真實的“超級工程”。——編者

暑期來臨,八達嶺長城上遊人如織。恐怕很少有遊客知道,就在八達嶺長城世界文化遺產核心區的正下方,即將於2019年底通車的京張高鐵正線最長隧道正在施工。這個隧道不是采用當下流行的盾構機施工,而是爆破法,甚至一天要“炸”十幾次!

謔,這可真是“太歲頭上動土”!7月的一天,記者戴上安全帽和防護口罩,走進這個地下102米處的神秘工地,一探究竟。

建築麵積3.6萬平方米

這個巨大的地下迷宮,將是世界最深、亞洲最大的地下高鐵站,旅客將在地下百米換乘

一進隧道洞口,柴油和硫磺混合的刺鼻味道撲麵而來。昏暗的燈光下,京張高鐵新八達嶺隧道的工地猶如巨大的迷宮,道口交錯,七扭八轉,不時有3米高的大挖掘機、2米高的鏟車,還有各式運材料的皮卡擦身而過。若不是每個路口上方掛著小巧的管井標號,恐怕真會迷路。

記者采訪過的隧道數量也有兩位數了,以往沒見哪個隧道裏有這麽多岔路口,為何新八達嶺隧道裏洞室如此複雜?

“京張高鐵的新八達嶺隧道,不僅是全線最長的隧道,隧道內還設置了八達嶺長城站,因此隧道內不僅要修建三層地下結構,還要修建出78個大小洞室,連斷麵型式都高達88個,洞室交叉節點如此密集,使八達嶺長城站成為國內最複雜的暗挖洞群車站。”中鐵五局華北指揮部指揮長陳彬說。

全長12.01公裏的新八達嶺隧道,位於北京市昌平區南口鎮至延慶區區段,是京張高鐵的重點工程和控製性工程。這條隧道與地麵的距離,最淺處隻有4米,最深處卻有432米。

隧道內的八達嶺長城站,建築麵積達3.6萬平方米,軌道距離地麵102米,建成後將成為世界最深、亞洲最大的山嶺地下火車站。根據設計,車站分三層地下結構,自下而上分別為站台層、進站層及出站層(設備層),保證了進出站旅客互不見麵,客流更順暢。

這麽深的車站,旅客進出是否便利？能否保證安全？

“盡管在地下百米換乘,但是旅客進出站很方便,也很安全。”中鐵五局京張高鐵三標項目部副經理代龍震介紹,車站采用了諸多創新設計,首次采用疊層進出站通道形式,實現了進出站客流完全分離和進出站口均衡布置。首次采用一次提升長大扶梯及斜行電梯等先進設備,旅客垂直提升高度達62米,將使八達嶺長城站成為目前國內旅客提升高度最大的高速鐵路地下車站。更重要的是,車站首次采用環形救援廊道設計,“變廢為寶”,將輔助施工、竣工棄用的斜井變為永久性救援通道,使這個大型地下車站具備了緊急情況下快速無死角救援的條件。

一天最多掘進2米

每天至少抽幹10個標準8道遊泳池的蓄水量

走在隧道裏,不時看到有工人用電齒輪打磨挖掘機的車鏟,火花四濺。幹了20年隧道施工的楊家川,指著一排圓滑的鏟尖,無奈地自嘲:“挖了這麽多年隧道,這地方真是最難啃的‘硬骨頭’!看看這鏟齒,挖一般圍岩一個月才需要磨它一次,現在7到10天就得磨!”

打隧道,就是與岩石“鬥智鬥勇”,而八達嶺隧道可是把“硬骨頭”。

2016年4月15日施工首日,挖掘機一鏟子下去,項目部就發現“中獎了”。“挖掘機一挖,我們就知道施工難度至少翻倍。”中鐵五局京張高鐵三標項目部項目經理蔣思介紹,根據勘測設計圖顯示,八達嶺隧道主攻二、三級圍岩,那麽一天至少可以推進6米至8米,可是一打洞就發現,這裏圍岩至少是四、五級。“每一次爆破後都要立鋼架、掛鋼筋網、噴混凝土,工序複雜,作業時間也要翻倍,一天最多掘進2米。”

實際上,京張高鐵八達嶺隧道的施工確實麵臨“三座大山”。

地質複雜容易塌。八達嶺隧道所處區域,地質斷裂構造較為發育,洞身穿越兩條斷層,存在岩爆、濕陷性黃土、軟岩大變形等高風險地質,屬於極高風險等級的施工項目,稍有不慎,就會引起坍塌。

地形起伏相當大。由於隧道穿越軍都山,兩邊高中間低,地形起伏較大。這一方麵導致進入隧道施工主戰場的斜井橫斷麵太小,7.5米的寬度和6.5米的高度,無法容納大直徑盾構掘進機;另一方麵,斜井必須依從山體坡度走勢,經曆大轉彎,才能進入隧道施工麵。

“一號斜井轉彎超過80度,二號斜井轉彎超過135度,盾構掘進機這種動輒百米,甚至上千米的龐然大物,無法在這麽小的區域內完成如此大角度的轉身。所以,這個隧道就隻能采用爆破法。”代龍震說。

地下湧水頻頻發。地下施工最怕碰到暗河或地下水。風槍打孔中突然湧水,不僅會淹沒機器設備,影響人身安全,高水壓還有可能導致塌方。可八達嶺隧道施工區域的地下水深恰恰根據地形起伏以及季節不同變化幅度較大,不知打到哪裏就會冒出個“大噴泉”,每天正常湧水量近1.9萬立方米,相當於一天要抽幹10個標準8道遊泳池的蓄水量,更何況最大日湧水量高達5.6萬立方米。

“正是因為施工環境非常複雜,在這裏打隧道,不僅要膽大心細,更要借助技術創新。”據代龍震介紹,項目部設計采用了納米噴射混凝土增強初期支護強度,特別是在大跨度過渡段,創造了頂洞超前、分層下挖、預留核心、重點鎖定、高性能混凝土一次澆築成型的“品”字型分部挖掘法,為今後大跨度隧道采用爆破法施工提供了新智慧。

已爆破4500多次

“長城腳下爆破”,采用精準微爆破新技術,每爆破一次隻相當於在長城上跺一下腳

“一會兒有次‘小爆’,你注意聽從指揮,到隧道拐角掩體處等待。”代龍震話音未落,百米外一條隧洞內就傳出了刺耳的長哨聲。

原來,爆破隊伍已經埋好了雷管,並開始離場,隻留爆破員張學華斷後。張學華一邊慢慢放長手中導火線往掩體處走,一邊吹哨;一旁的高個兒壯漢一邊揮舞著手電,一邊喊著,“注意腳下,迅速撤離!”

14時38分,現場施工人員都集合到了爆破點200米外的掩體處,原本風槍聲、車輪聲、機器打磨聲一片嘈雜的隧道內,鴉雀無聲。

“5、4、3、2、1……”“嘭”的一聲巨響在耳邊炸開,衝擊波將身體狠狠一壓,心髒仿佛要跳出胸腔。半晌後,一片揚塵從洞裏飄散出來。

“這才是68公斤火藥的小爆破,我們還有200多公斤的大爆破,那個衝擊更震撼!”張學華安慰記者,“不過你別擔心,藥量都是嚴格控製的,咱們要注意工友的安全,也得護住老祖宗留下的寶貝不是?”

張學華口中的寶貝就是長城。京張高鐵八達嶺隧道一次並行水關長城、兩次穿越八達嶺長城,距離頭頂的百年京張鐵路青龍橋車站不過4米。這麽多“國寶”聚集本就給施工帶來挑戰,更何況工期緊、任務重,11個工作麵同時工作,一天放炮至少十三四次,每一次都要組織人員設備退避,如何才能既避免爆破集中導致共振、擾動周邊文物,又避免爆破間隔太大、影響施工進度?

精準微爆破減輕震動。據介紹,傳統爆破技術震速高,震感比較強裂,在地下百米作業,對長城的擾動類似於汽車怠速時玻璃窗的震動,而精準的電子雷管減震爆破施工技術,能使爆破震動的幅度和分貝降到最低,當震速控製在0.16厘米/秒左右時,每爆破一次隻相當於在長城上跺一下腳。

靜態微爆破減少擾動。在埋深隻有4米的青龍橋車站下方,約40米的隧道施工是在風槍打眼處放入一種特殊的膨脹劑,使岩石慢慢被撐裂,再人工開鑿,機械推進,最大限度地保護百年京張鐵路不受地下施工的擾動。

即便周邊沒有文物,八達嶺隧道的爆破也挑戰多多。洞室群多導致小間距爆破多,洞室間最窄的地方隻有2米厚,一旦爆破失敗,就意味著隧道塌方。項目部一方麵采用預應力錨杆技術,增強較弱岩層的穩定性,避免岩層錯動;另一方麵,在使用電子雷管減震的同時,也專門成立監控小組,實時監測爆破震速,減少了施工對山體的擾動。

“從今年春節後開工到7月27日,隧道內已經爆破4500多次,數據一切正常。我自己去八達嶺長城上體驗過,真沒感覺地下正炸著呢。我現在就盼著高鐵穿長城的一景呢!”張學華說。(本文來自人民日報)