中国水电三局完成国内水利首条超长高瓦斯隧洞盾构掘进
三秦都市报-秦闻讯(李国欣 陈俊 记者 王伟伟)9月24日,记者从中国电建所属中国水利水电第三工程局有限公司获悉,由其承建的成都市久隆水库充水隧洞工程土压平衡盾构已完成7330米独头掘进,全程穿越1600米高瓦斯赋存地层,攻克3处地质断裂带与多处承压涌水区,历经800天日夜攻坚,实现全过程零安全事故、月均稳健掘进275米,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。

久隆水库工程坝址位于成都东部新区贾家街道境内,以城市综合生活供水为核心功能,同时承担龙泉驿区和简阳市城市应急备用水源任务。工程建成后,将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,可满足155万人的综合用水需求。作为项目输水“咽喉”的充水隧洞全长7330米,业内专家判定其为极高风险施工区域,而在水利工程中采用土压平衡盾构穿越高瓦斯地层,此前在国内尚无成熟先例,没有配套规范、标准与经验可供直接参照。
高瓦斯长距离隧洞施工,一直是地下工程领域公认的“暗黑天险”。瓦斯易燃易爆,密闭空间内任何细微的摩擦、静电或电气短路,都可能诱发毁灭性安全事故。为破解这一难题,项目团队联合设备制造商与西南交通大学等科研院所,对承担掘进任务的“奋进号”土压平衡盾构机展开系统性防爆升级改造,覆盖9大主系统、25个子系统。所有带电设备与转动部件全部采用高等级防爆专用部件,风筒布、输送带、高压管路等非金属材料全面替换为阻燃抗静电材质,全隧布设41组高精度传感器实现24小时不间断气体监测,同时搭建两级响应的“瓦电闭锁”安全中枢,瓦斯浓度超限后可毫秒级切断整机动力电源。经权威第三方机构检测,“奋进号”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,为全线安全掘进筑牢核心硬件基础。

施工期间,项目团队多次突破行业常规思路,在实战中打磨出多项原创核心技术。2023年12月,盾构机掘进至关键环段时突发刀盘严重磨损,开仓换刀过程中高浓度瓦斯快速逸出,传统气体置换方案完全失效。技术团队创新提出“保压运移瓦斯”思路,通过向密闭土仓内注气加压,将游离瓦斯强行压回岩体裂隙,待浓度达标后再缓慢泄压作业,最终将单次换刀作业时间从预估的十余小时压缩至8小时以内,全程未触发安全闭锁。该工艺后续斩获工程建设行业高推广价值专利大赛一等专利,成为高瓦斯盾构施工领域的标志性创新成果。

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,项目团队还接连攻克多项行业卡脖子难题:自主研发新型通风接驳装置,将全隧百米漏风率控制在0.75%~0.8%,隧洞末端风速提升30%;研制螺旋机下料口防涌水结构,富水地层喷涌发生率骤降70%,每环清渣时间大幅缩减至20分钟以内;创新应用HSP声波无损超前地质预报技术,无需额外钻孔即可快速完成掌子面前方不良地质成像,探测准确率达80%以上。截至目前,项目累计催生5项国家发明专利、7项实用新型专利、1项电建集团级工法及多项省部级QC成果,构建起完整的高瓦斯盾构施工工法体系,实现水利高瓦斯盾构技术从“0”到“1”的系统性破局。

在技术攻坚之外,项目建立起“人脸识别+人工检身+全息安检”的三重安全物理防线,对违规携带非防爆设备进洞的行为执行零容忍铁律,同时将党员先锋岗设置在掘进面、人舱口等最艰苦的岗位,在井下设立安全休息驿站,为一线作业人员配齐防静电劳保用品与应急保障物资,以严管厚爱的管理模式淬炼出能打硬仗的地下工程铁军。
此次久隆水库超长高瓦斯隧洞的顺利贯通,标志着中国水电三局已形成覆盖设备定制、风险勘测、智能掘进、运维检修的全链条技术集成能力,在极端复杂地质条件下的地下工程施工领域达到行业领先水平。后续团队将把这套成熟工法推广应用到更多国家水网骨干工程建设中,在深埋长隧洞的“地质无人区”持续攻坚,为国内水利地下工程建设输出更多可靠的技术方案与实践经验。