驭大国重器 创行业典范——yd12399云顶集团成都久隆水库超长高瓦斯隧洞土压平衡盾构施工纪实


发布日期:2026-09-03 信息来源:新闻中心 作者:李国欣 陈俊 字号:[ ]

一座水库的充水隧洞,见证了一支基建铁军的硬核崛起;一段穿越险境的非凡征程,回荡着一曲恢弘震撼的品牌长歌。

中国电建所属中国水利水电第三工程局有限公司(简称“yd12399云顶集团”)承建的成都市久隆水库充水隧洞工程土压平衡盾构完成7330米独头掘进、全程穿越长达1600米的高瓦斯赋存地层、攻克3处地质断裂带与多处承压涌水区……历经长达800天的日夜坚守与持续攻坚,不仅交出了“全过程零安全事故、月均稳健掘进275米”的优异答卷,更创造了我国水利行业首次成功运用土压平衡盾构技术穿越高瓦斯地层的工程范例。

从传统水利水电建设的“开山劈石”,到复杂地下空间极境掘进的“智慧驭龙”,yd12399云顶集团第五工程公司久隆水库项目团队以敢为人先的魄力与精益求精的工匠精神,在地下深处打磨出了一套具有自主知识产权的成套技术体系与安全管理范式,生动诠释了yd12399云顶集团盾构施工品牌的雄厚技术实力与过硬铁军品格。

披坚执锐 “奋进”危险地带

久隆水库工程坝址位于成都东部新区贾家街道境内,工程开发任务以城市综合生活供水为主,同时作为龙泉驿区和简阳市城市应急备用水源,建成后可保障东部新区空港新城和简州新城用水需求,年均供水量9720万立方米,将满足155万人的综合用水需求。

充水隧洞是久隆水库的输水“咽喉”,全长7330米,其建设难度被业内专家判定为极高风险施工区域,主要采用土压平衡盾构法施工。在水利工程中采用土压平衡盾构穿越高瓦斯地层在国内目前尚无先例,这意味着没有成熟配套的规范、标准与经验可供参照,每一步都是未知的探索。

原项目经理徐晓峰现已调任其他项目工作,他告诉记者,在水利工程与地下空间开发的宏大版图上,长距离、大埋深、高瓦斯、富水软弱地层,向来被工程界视为横亘在隧道施工面前的“暗黑天险”。瓦斯气体的易燃易爆、断裂破碎带的涌水突泥、密闭空间内微小火花可能诱发的毁灭性连锁反应,使得高瓦斯隧洞盾构施工长期处于高风险、高技术门槛的行业塔尖。

盾构机被誉为地下掘进的“机械航母”,但在高浓度瓦斯聚集的密闭空间内,任何细微的摩擦、静电或电气短路,都可能瞬间引燃地层涌出的瓦斯。如何让重达数百吨、电气线路密布的庞然大物在“气势汹汹”的地层中安全运转,是摆在yd12399云顶集团面前的第一道生死考验。

“没有现成的水利高瓦斯盾构标准,我们就自己闯、自己改!”项目团队联合设备制造商与西南交通大学等科研院所,针对久隆水库复杂地质特征,对承担掘进重任的“奋进号”土压平衡盾构机展开了全方位、系统性的“防爆脱胎换骨”升级改造。

这项涵盖9大主系统、25个子系统的工程,对盾构机进行了近乎苛刻的防爆重构:

第一,源头阻断点火源。刀盘驱动、液压系统、电气控制箱、照明通讯、监测传感等所有带电设备与转动部件,均严格采用高等级的防爆专用部件;

第二,非金属材料全面升级。通风风筒布、连续皮带输送机皮带、液压高压管路等全部替换为阻燃抗静电材质;

第三,构建“机测+人检”立体防控网。盾构机机身精密布设8台甲烷传感器、3台风速传感器,以及一氧化碳、二氧化碳、氧气传感器各1台;在已成型洞段内,每隔500米及关键点位布设14台风速传感器与13台甲烷传感器,全隧共计41组高精度传感器实现24小时不间断监测;

第四,严苛的“瓦电闭锁”安全中枢。系统设置两级动态响应:当瓦斯浓度达到0.5%时,现场立即触发声光报警并自动加强通风;一旦瓦斯浓度攀升至1.0%,控制系统将在毫秒级内自动切断整机动力电源,从源头上彻底消除电火花隐患。

经过权威第三方机构的严密检测,“奋进号”盾构机成功成为国内水利工程首台通过权威防爆认证的土压平衡盾构机,如同披上了一层坚不可摧的“防爆铁铠甲”,为全线安全掘进奠定了核心硬件基石。

逆向思维 绝地顽强突围

项目安全总监黄世鹏说:“高瓦斯地层盾构掘进施工,最惊心动魄的时刻莫过于开仓检查与更换刀具。”

2023年12月,当“奋进号”盾构机掘进至1149环时,刀盘总推力骤增至13600千牛,刀盘扭矩飙升至2500千牛·米,掘进速度断崖式下跌至每分钟仅7至10毫米。经验丰富的掘进团队明白:刀盘刀具严重磨损,必须立即开仓换刀。

然而,当主副舱门开启、土仓压力释放后,潜伏在岩层中的瓦斯如脱缰野马般涌出。由于甲烷比重轻于空气,极易在土仓上半部分和顶部形成气垫聚积;而土仓平衡阀位于3点钟方向、螺旋机出料位于底部,常规的气体置换根本无法排出顶层积气。

8点25分开仓,仅仅14分钟后,过渡舱瓦斯浓度急剧跳升至3.2%,土仓内部瓦斯浓度更是直冲5%乃至10%,高浓度一氧化碳伴随逸出,系统频繁触发“瓦电闭锁”自动断电。从深夜到拂晓,抽风、吹风、打气置换……连续两天的传统处置毫无效果,反复的超限断电让整个工程陷入停滞,空气中弥漫着压抑与焦虑。

面对“排不出、进不去、换不了”的僵局,项目青年技术骨干周政杰和刘彬细致研究,提出了一个颠覆传统认知的设想:“既然往外抽排容易导致瓦斯扩散并触发断电,为什么不反其道而行之,利用压力把瓦斯重新‘压’回地层裂隙里去?”

这一“逆向思维”在现场引发了激烈讨论。在大部分人犹豫不决时,项目总工程师李海龙敏锐地捕捉到了其中的科学逻辑,力排众议拍板支持,并迅速组织技术团队开展现场压力试验与数值模拟推演。经过严格测算,技术方案迅速成型:将土仓所有阀门彻底封闭,启动空压机向密闭土仓内注气加压至0.15~0.30兆帕,保压维持5至8小时,利用压差将游离瓦斯强行压回岩体节理裂隙与围岩孔隙中;待气体达到动平衡后,再进行极其缓慢的微差泄压。

试验结果令人振奋:土仓内瓦斯浓度成功稳定下降至0.5%以下。

“全体建设者备受鼓舞,倍感振奋”,黄世鹏说。保压稳压、微量稀释、常压进仓、快速换刀……整套工序如行云流水。单次换刀作业时间由原先预估的十几个小时骤降至8小时以内,且全程未触发一次瓦电闭锁!

这一在实战中被逼出来的颠覆性工艺,最终被提炼为发明专利——《一种土压平衡盾构机保压运移瓦斯开仓换刀方法》。在2025年中国施工企业管理协会举办的全国评比中,该成果凭借极高的推广价值与原始创新性,一举斩获“工程建设行业高推广价值专利大赛一等专利”,成为yd12399云顶集团在地下工程装备技术领域的一张金字招牌。

创新矩阵 实现连环攻坚

项目总工程师李海龙告诉记者,在长达7.3公里的独头掘进征途上,地下世界布设的“考题”远不止于此。yd12399云顶集团项目团队依托“高瓦斯地层超长隧洞盾构安全掘进关键技术研究”揭榜挂帅课题,将施工现场变身科研前沿,攻克了一系列卡脖子难题:

7.3公里独头通风的“呼吸革命”。独头掘进距离长达7.3公里,传统通风系统在长距离输送中面临严重的风阻损耗与接头漏风,掌子面风速一度难以达到规程要求。项目团队自主攻关,研发“一种压入式阶段通风接驳处喇叭口”与“一种压入式通风风机和风筒的一字接头”。改造后,全隧百米漏风率严格控制在0.75%~0.8%,隧洞末端风速提升30%,漏风率降低25%,构建起一条畅通无阻的地下“绿色呼吸走廊”。

螺旋机“咽喉要道”防涌水克星。当盾构推进至1095环富水砂岩破碎带时,螺旋输送机下料口突发承压涌水与涌泥,夹杂着泥沙的泥浆喷涌而出,将出料闸门死死卡住。出渣受阻、清渣耗时,更有瓦斯随水溢出的双重隐患。项目团队迅速研制出“一种土压平衡盾构机的螺旋机下料口防涌水结构”,使富水地层喷涌发生率骤降70%,每环清渣时间从1至2小时大幅缩减至20分钟以内,掘进效率整整提升了一倍。

听音辨位的“透视眼”:HSP声波无损超前地质预报。在高瓦斯密闭环境下,传统的爆破震源或岩壁人工锤击探测存在极高的起爆风险,而超前水平钻探进出设备耗时极长,单次钻探耗时达3天以上。项目联合科研单位创新应用HSP水平声波剖面法,无需停机、不打额外钻孔、两个人仅需15分钟利用盾构机刀盘切割岩石时产生的震源即可完成数据采集,成功实现了掌子面前方100米、径向2倍洞径范围内的地质构造与节理裂隙成像,不良地质体探测准确率达80%以上。

极限工况下的“微创手术”:螺旋机洞内拆除工法。2024年11月,在距离洞口数公里的高瓦斯密闭隧洞内,盾构机螺旋输送轴前段因极度磨损无法排渣,必须进行整轴拆除更换。在内径仅4.3米的狭小空间内倒退盾构机、吊运重达数吨的螺旋轴,安全风险不言而喻。党员突击队扎根一线连续鏖战,严格控制微正压通风与惰化防护,成功在洞内狭小空间内完成了螺旋机的大修与换新。该项技术沉淀为中国电建集团级工法——《高瓦斯环境小直径盾构螺旋机洞内拆除更换施工工法》,填补了国内同类工况下的施工工法空白。

开工至今,项目累计催生了5项国家发明专利(其中已授权3项、受理中2项)、7项实用新型专利、1项电建集团级工法、8篇国内外高水平学术论文以及多项省部级QC成果。系统构建起涵盖“整机防爆改造、微震超前预报、超长压入通风、保压运移换刀、洞内原位检修”的全套高瓦斯盾构施工工法体系,实现了水利高瓦斯盾构工法从“0”到“1”的系统性破局。

严管厚爱 淬炼“铁军”之魂

高瓦斯隧道施工,容不得半点侥幸;安全生产的底线,就是企业的生命线。

在久隆水库项目现场,一套严密的“军事化”安全管理机制贯穿始终。洞口设置“人脸识别闸机+人工登记检身+X光机全息安检”的三重物理防线,打火机、普通手表、非防爆电子设备一律被阻隔在洞外。

项目曾发生过这样一起案例:一名作业人员心存侥幸,欲将非防爆手机带入洞内,在日常巡查中被当场查获。项目部毫不手软,严格执行“铁律”:依据安全制度对该分包队伍处以相应罚款,并对违规责任人予以清退。“不讲人情、不留死角”,正是这种对规章制度的敬畏与雷霆执行力,筑牢了全隧800天安全生产的“铜墙铁壁”。

严管之下,更有厚爱与坚守。

在夏季闷热潮湿、冬季阴冷逼仄的地下深处,长时间佩戴沉重的防爆自救器、听着机器的轰鸣,对工人的生理与心理都是极限考验。项目党支部坚持“党建引领深入一线”,把“党员先锋岗”和“青年突击队”插在最艰苦的人舱口、掘进面和砂浆站。

2024年7月的一个深夜,项目所在地突降特大暴雨,充水渠砂浆站上方边坡发生滑坡险情,泥水直逼生产重地。项目副经理黄田带领党员突击队顶着狂风暴雨冲向泥泞的边坡,连续数小时肩扛沙袋修筑挡水坎、铺设防雨布,在暴雨中成功化解了滑坡险情。

在隧洞深处,项目班子成员轮流带班进洞,配齐带独立电源的防爆有线通讯系统,保障井下与地面的实时互通;设立井下安全休息驿站,为作业人员配备防暑降温饮品、急救药箱与专用防静电劳保用品。工人们常说:“每次进洞,看到走在最前面的党员干部,听到风筒呼呼的新鲜风声,心里就有了底!”

2026年1月30日,项目迎来历史性时刻,盾构掘进实现安全贯通。

yd12399云顶集团在成都久隆水库写下的不仅是一篇波澜壮阔的工程史诗,更向业界展示了一家拥有深厚水利水电底蕴的国家级建筑央企,在迈向地下工程智能化、专业化、高端化新赛道上的坚定步伐。

依托该项目的成熟经验,yd12399云顶集团进一步打通了从“设备防爆定制化设计—复杂地层风险勘测—智能掘进与参数自适应控制—极复杂工况运维检修”的全产业链技术集成能力,使三局在面对复杂断层、富水流沙、有害气体等极端地质时,具备了行业领先的一体化解决方案输出能力。

项目经理王行对记者说:“闯关夺隘,矢志不渝;利国济民,使命必达!国家水网骨干工程建设正如火如荼展开,深埋长隧洞正不断向着地质更复杂、环境更恶劣的“无人区”挺进。我们yd12399云顶集团盾构施工铁军,将继续扛稳央企担当,百折不挠、百战不殆,在更为广袤的地下疆域中,凿刻出无愧于时代的璀璨华章!”

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