武漢地鐵7號線隧道穿過長江 世界首條公鐵合建盾構隧道
2018-04-21 08:26:00 來源:荊楚網

圖為:武漢地鐵7號線三陽路越江隧道右線盾構勝利接收。(湖北日報全媒記者 倪娜 通訊員 袁永華 攝

湖北日報訊 (記者汪洋、通訊員常敏、袁永華)4月20日上午,漢口勝利街、三陽路交會處,盾構機破洞而出,又一項工程紀錄誕生:直徑達15.2米的地鐵7號線三陽路越江隧道,實現(xiàn)右線貫通。

三陽路越江隧道是世界首條公鐵合建的盾構隧道,也是國內在建最大直徑的盾構隧道。該隧道位于武漢長江二橋、青島路長江隧道之間的江底,長約2.6千米,包括左右兩線。隧道分三層:上層為公路排煙道;中層是公路隧道,單向3車道;下層分3孔,中孔走地鐵,左側為公鐵合用疏散通道,右側布置地鐵排煙道以及市政過江管線廊道等。隧道內空相當于5層樓高,盾構斷面是地鐵2號線、4號線的6倍多。

左右兩線挖掘,均使用了國內在建工程中最大的盾構機,直徑15.76米,重4400噸,僅刀盤就有刀具131把。其中,右線盾構機“三陽號”2016年4月從武昌始發(fā),在江底遇到長約1360米的“上軟下硬”地層,并夾雜遇水大幅膨脹的泥巖,最艱難時一天只能推進2米,越江成功來之不易。

目前,左線盾構機已通過巖面最高、難度最大的地層,按正常施工進度,貫通指日可待。

武漢地鐵7號線一期工程由東西湖園博園至洪山野芷湖,全長約31公里。目前沿線所有車站主體結構均已完工,武昌段、漢口段區(qū)間分別實現(xiàn)軌通,預計年內開通試運營。

“萬里長江公鐵第一隧”掘進中

在江底遇到了什么

圖為:地鐵7號線三陽路越江隧道右線貫通。(湖北日報全媒記者 倪娜 攝)

湖北日報全媒記者 汪洋 通訊員 常敏 袁永華

武漢地鐵7號線一期原計劃2017年底開通試運營,但2017年年初,通車時間調整,主要原因是越江隧道施工進度滯后。

7號線一期越江隧道被譽為“萬里長江公鐵第一隧”。2016年國慶節(jié)期間,中央電視臺《超級工程Ⅱ》紀錄片第一集《中國路》曾聚焦報道。這一“超級工程”,在長江江底遇到了什么?4月20日上午,記者多方采訪,揭秘背后故事。

復雜地質:“上軟下硬”+遇水膨脹泥巖

兩年更換刀具4000多把

武漢地鐵集團二級項目經理倪正茂介紹,盾構機始發(fā)不久,就遇到復雜地質:在長約1360米的江底下,同時分布著強度極高的礫巖和黏性極大的泥巖,兩者如同“鉆石層”和“年糕團”,一方面快速磨損盾構機的刀具,另一方面又結成泥餅貼在刀盤上,大大增加盾構機地下切割的難度。

分布斷面最寬處超過13米,超過盾構機面積80%,給施工帶來極大的困難。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,從2016年11月開始,盾構機掘進速度由每天8環(huán)16米快速下降,到2017年6月,長時間出現(xiàn)1天僅能掘進1環(huán)2米的情況。

“上軟下硬”地層,以前越江施工中也遇到過,但7號線盾構機太大,施工難度呈幾何級數(shù)放大。

項目部院內,擺放著一排排廢棄的刀具,都有不同程度損壞:150公斤的圓形滾刀被磨成方形,60公斤的刮刀被磨成禿刀,有些甚至硬生生地折斷……項目部負責人介紹,從盾構始發(fā)至今,兩年時間里,累計更換4000多把刀具。

為破解長江隧道獨有的地質層對盾構機造成的影響,武漢地鐵集團邀請中國科學院院士孫鈞、中國工程院院士錢七虎、陳湘生及國外著名盾構專家組成專家團隊剖析難題。根據(jù)專家建議,進行4項革新,一是調整刀具配置,使切、削、刮、磨更加有效;二是向刀盤注入化學藥劑,消解泥餅;三是增加流量加快對刀盤的沖洗;四是增加工業(yè)氣,阻止渣土在刀盤面板上黏連,緩解泥餅產生。

2017年8月6日,經過兩個月改造后的盾構機開始復推,當天掘進4環(huán)8米,眾人擊掌相慶。

此后,盾構機掘進速度不斷提升,逐步恢復常態(tài)。

突發(fā)險情:盾構機被擊穿,灌進水和砂

潛水員進入法蘭罐找原因

2017年8月11日,盾構機在江底掘進,現(xiàn)場工人們聽到很大的水響聲。

怎么會有水聲?出了什么問題?

情急之下,工人們立刻關閉盾構機倉門,將盾構機刀盤及其后的法蘭罐與后方隧道隔離。

短短1分鐘時間,整個345立方米大的法蘭罐就被江水和江砂灌滿,“要不是倉門關閉及時,后果不堪設想!”項目部負責人驚出一身冷汗。

接下來的3天,潛水員多次進入法蘭罐內,終于找到原因。原來,堅硬的礫巖層在盾構機刮刀強大壓力作用下產生反作用力,將刮刀刀桶螺栓拉斷,導致刀桶直接彈進法蘭罐內,盾構機被擊穿,江水、江砂立刻涌進罐內。

“這是之前從未遇到的情況……沒人會信,這么大的盾構機,怎么可能會被石頭打掉刀桶?”倪正茂說。

最終,脫落的刀桶重新被固定,法蘭罐內的水和砂也被清走,盾構機掘進恢復正常。

吃一塹,長一智,考慮到江底礫巖硬度超普通混凝土三四倍,為杜絕類似突發(fā)狀況發(fā)生,盾構機每推進5環(huán)10米,工作人員就要檢查一次刮刀刀桶螺栓。

為確保萬無一失,技術人員決定在刮刀后方加一層保護罩,“哪怕刮刀螺栓斷裂,刀桶反彈后被保護罩擋住,也不會完全彈退至法蘭罐內,從而在盾構機上形成一個窟窿?!?/p>

保護罩安裝上去后,很快顯示出其威力。2018年1月12日,左線隧道施工過程中,再次發(fā)生刮刀螺栓斷裂。由于安裝了保護罩,刀桶未全部彈出,沒有造成法蘭罐浸沒的情況,僅用4個小時,盾構施工恢復正常,工程風險化解于無形之中。

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