深度揭秘:历时四年,穿越海峡 !
国内首条海底盾构地铁隧道
3月21日,随着“成功号”盾构机完全拆解吊出接收井,厦门地铁2号线施工难度最大、耗时最长的穿海隧道,历时4年终于完成主体工程,顺利铺轨。
这是国内第一座开工建设的海底盾构地铁隧道。它的建成,标志着我国海底隧道建造技术取得突破,穿江越海的盾构技术再次升级,为攻克海底复杂地质难题储备了成套技术,积累了宝贵经验。
厦门海峡隧道建设故事纪实
今天
让我们一起回望艰难的施工过程
致敬穿越海峡的这些勇士的奋斗历程
三条拦路虎
史无前例的挑战
海底掘进,孤石挡道
2016年1月19日,盾构机始发掘进
2016年7月9日早晨7点,盾构机长陈韬、孟庆坦像往常一样交接班,开始新一天的隧道掘进施工。可是突如其来的状况,令他们大惊失色、十分紧张。
“前方刀盘忽然传出了嗡嗡的闷响,我发现盾构机的推力、扭矩波动异常,整个盾构机操作仓都感觉到明显的颤抖。”回忆起那天推第417环的情形,陈韬仍然心有余悸。
虽然他们早预料到盾构机将在海底遭遇孤石群心理上早有所准备,但没想到这一天来得这么突然、直接、干脆。
穿海利器,海底遇困
自从始发掘进以来,一直非常顺利,平均每天推进10环。他们认为专门打造的可伸缩摆动功能的刀盘就是穿海利器,定能所向无敌、攻无不克。可是海底的孤石群丝毫没有给他们让路。
盾构经理吴玉礼急忙跑到了盾构机前,常务副经理陈建福迅速来到了盾构机操作室。
他们曾参与挖掘了南京长江隧道、扬州瘦西湖隧道,对攻克复杂地质难题有成熟经验。可这一次,他俩第一次出现了意见分歧。
危急时刻,当机立断
“我主张继续往前推,每一米地质都可能出现变化,说不定过了这一环,下一环就正常了,地质变化是司空见惯的事。”吴玉礼说。其实,当时他心里也犯嘀咕,因为他最清楚,从412环开始就出现了一些端倪,这次无疑是集中的“大爆发”。
陈建福坚决不同意,“海底施工,无任何经验可借鉴,必须首先搞清楚原因,先停下来。”
盾构机停摆,开仓检查,比他们想象的更加严重。
实际困难,超乎想象
盾构机配备了9台电机,其中6台瞬间启动了自动安全保护设置,电机仪表内部如同注进水雾煞白一团。
开仓发现石头卡住了盾构机刀盘。最长的一块孤石长达1.2米,后来实测强度达到196兆帕。
刀盘上配备的38把正面刮刀,有21把掉落在不同的角落里。
盾构机长孟庆坦欣慰地说:“其实那天我最担心的是刀盘,还好看到刀盘完整无缺,感觉非常庆幸。”
探明地质,挑战孤石
这一停,就是四个月。
这是位于厦门海底40米的一条地铁盾构隧道,全长2760米,分左右两条线,采用两台开挖直径7米的泥水平衡盾构机施工,下穿厦门西海域,其中有运输繁忙的厦门西港主航道、国际游轮码头。
为了彻底掌握海底孤石的情况,项目部组织加密补勘,建设单位安排第三方在主航道上加密补勘。盾构机一米以外的区域,“梅花桩”式向海底钻眼探明地质,由原来的30米压减到每5米一个探孔。
带压进仓,人工打捞
这是一场“多兵种”的海上合作实战。项目部总工程师徐磊说:“在主航道下面打眼,要经过海事局、海洋局、港务局等一层层报批手续。船舶穿梭加海浪涌动,钻杆非常容易被拉断,尔后必须请潜水员下去割掉。”
勘探资料显示,这里有长达13.5米的孤石群。
坚硬的岩石在旋转过程中,碰掉了刀具,相当于撞掉了“牙齿”。然后卡死了刀盘,动弹不得。
只能由潜水员带压进仓,人工向外打捞石块。可是石块扰动了地层,盾构机浆液置换过程中,掌子面难以保压,气泡涌入海面,就像烧开了的水一样咕嘟咕嘟冒泡。
困难重重,毅然前行
保压问题不解决,工人在前仓作业随时会有生命危险。
厦门西海域号称“地质博物馆”,硬岩、变质石英砂岩、上软下硬复合地层,交错分布的复杂地层地质达到了18种,国内隧道施工史上十分罕见。接踵而至的难题,像大山一样压在陈建福这些80后工程师的肩上。
417环、1145环、1522环。13.5米长的孤石群,129米长的基岩突起和断裂带,即将抵达之前遭遇岩石堆积风化槽。这三处难关就像三条拦路虎一样,凶神恶煞般地阻挡他们前进。
苦苦探寻试验
终于柳暗花明
地质复杂,方案优化
厦门地铁2号线为东西交通骨架线,是连接厦门本岛与海沧新城的快速跨海通道,对缓解海沧大桥交通压力、建设“厦门西中心”、促进厦门经济发展和提高人民生活水平具有重大作用。
由于复杂的地质、交通和环境限制,选用盾构法在此处建造穿海隧道成为不二选择。
根据原设计方案,隧道的另一端也设计了矿山法施工的暗挖段,和盾构隧道在地下对接。
一次往隧道正前方探测时,刚拔出钻杆,一根水柱伴着黑色的泥沙喷涌出来。经多方技术会议分析,前方可能与海底贯通,矿山法施工风险极大。
院士把关,破解难题
被海底石块磨穿的管道
2017年4月27日,以中国工程院院士钱七虎为组长的专家组,果断决定将280米的这一段改为盾构法施工。
随后十四局大盾构的专家组成员多次来现场指导,优化设计,攻关克难,采用新技术、新工艺二十多项。水下爆破、注浆加固、衡盾泥保压技术等助力破解一道道难题。
大胆尝试,敢于创新
“首次将衡盾泥应用在泥水盾构,并进行了二次创新。”所学专业是电气自动化的吴玉礼,在盾构机安装修理上成为业内专家,为了前仓保压,他甚至往泥浆里添加糠皮、碎屑、秸秆等等试验了50多种材质。
他清楚地记得那一天是2017年10月7日,是国庆长假的最后一天,经过多次配比试验,用衡盾泥建膜成功,前仓压力保住了,潜水员带压进去捞石头,安全系数大大提高。
历经磨难不弯腰,勇往直前不退缩。
他们以敢为天下先的胆识和智慧,综合施策,埋头苦干。
定海神针,院士肯定
2018年8月9日,钱七虎院士再次来到这里,听取工程进展后给予很好的评价:“在极端复杂的地质条件下,采用的不良地质处理、设备选型、参数配置和施工技术方案总体合理,掘进效率总体处于较高水平。”
历时千日,双线贯通
2019年3月10日,两台盾构机分别独头掘进2784米,历时1113天,隧道双线贯通。
“整个施工期间,我们海上爆破处理的孤石有220立方米,潜水员带压进仓作业3475仓,打捞孤石超1000立方米,更换刀具712把,被磨穿的泥浆管道长达2742米。”对这些数字,大盾构公司副总经理兼项目经理王晓琼如数家珍。
他们的海底盾构接收技术、海底泥水盾构掘进与防刀具脱落等9项技术成果已申报国家技术专利。
一小步,成就一大步
厦门隧道前进一小步,我国海底盾构技术跨出一大步。
3月14日,厦门轨道交通集团向中国铁建股份有限公司发来贺信,称“中国铁建及十四局成功穿越厦门西海域,凝聚了所有员工的辛勤汗水,彰显了在水下隧道施工领域的核心竞争力,体现出央企的管理水平,展现了铁军风采,你们是当之无愧的穿越海峡的探路人!”
时光荏苒
愿穿海的勇士们
青春依旧
重拾记忆,光彩依旧
放眼望去
辽阔的海面
时而风平浪静
时而波涛汹涌
但无论何时
总有一群铁建勇士
坚定着同一个梦想
和他们的跨海神器
深藏在海底
在祖国的版图上
悄悄地
划出新的记录
一群小鲜肉
历经磨难
依然
活力奔放
一群盾构人
披荆斩棘
再次
穿江越海
祝福你们
开启新征程
逐梦新时代
编辑:杨庆宇
审核:刘福昌
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