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“成功号”海底降龙

文章来源:中国铁道建筑有限公司   发布时间:2019-04-15

日前,由中国铁建所属中铁十四局大盾构公司承建的国内首座海底盾构地铁隧道——厦门地铁2号线穿海隧道贯通。藏身于海底3年多的“成功号”盾构机,在久经磨难后重见天日。

图为厦门地铁2号线过海隧道2019年3月10日双线贯通(刘福昌 摄)

“前方刀盘忽然传出了嗡嗡的闷响,盾构机推力、扭矩波动异常,感觉到明显的颤抖。”回忆起2016年7月9早晨“成功号”推至第417环时的情形,盾构机机长陈韬至今仍心有余悸。

第一次遭遇海底孤石群,是咬着牙齿向前推?还是停下来修整检查?虽然有过长江、瘦西湖等水下隧道施工经验,但盾构项目团队还是选择了保守方案。

盾构机停摆,开舱检查,情况远比想象的严重和复杂。9台电机,有6台启动了自动安全保护设置,电机仪表内部如同注入了水雾,白茫茫一片。刀盘上配备的38把正面刮刀,有21把散落在不同角落。

厦门地铁2号线过海隧道施工中遭遇的孤石群长达13.5米,给施工造成极大难度,图为潜水员打捞出的孤石(刘福昌 摄)

卡住盾构机刀盘的石头,最大的一块长度超过1.2米,后来实测强度达到196兆帕。196兆帕相当于1平方米的表面上要承受近2万吨的外力。

刀盘虽然完整无损,但施工仍然中断了4个月。

为了彻底掌握海底孤石的情况,项目部多方协调在主航道上加密补勘,并在盾构机未施工的区域打下了难以计数的“梅花桩”探孔。

在运输繁忙的厦门西港主航道上打孔作业,难度超乎想象。项目部总工程师徐磊介绍,除了报批手续繁复外,船舶穿梭加上海浪涌动的力量让钻杆非常容易被拉断,而每拉断一根钻杆,就必须派潜水员下水切割。

勘探资料显示,盾构机出现异常的区域有长达13.5米的孤石群。另外,上软下硬的复合地层、基岩突起和断裂带、岩石堆积风化槽等多种复杂地质都横亘在建设者面前。

一旦这些特殊岩层撞掉了刀具,就会卡死刀盘,让整个盾构机动弹不得。届时,只能派潜水员下水人工打捞石块,如果石块扰动了地层,掌子面在后期就极有可能因为压力不保而塌陷。

面对新问题,中铁十四局盾构专家组多次到现场指导,优化设计,共采用包括水下爆破、注浆加固、衡盾泥保压等在内的新技术、新工艺20多项,使一道道难题得以破解。

“我们首次将衡盾泥应用在泥水盾构,并进行了二次创新。”盾构机安装修理专家吴玉礼介绍,为了前舱保压,他们甚至尝试向泥浆里添加糠皮、碎屑、秸秆等50多种物质。

2017年国庆长假的最后一天,经过多次配比试验,衡盾泥建膜成功,前舱压力有了保证,潜水员带压进舱捞石头的安全系数大大提高。

厦门地铁2号线过海盾构隧道2016年1月29日始发掘进,为国内首条海底盾构地铁隧道(朱宁利 摄)

历经磨难不弯腰,勇往直前不退缩。“整个施工期间,我们海上爆破处理的孤石有220立方米,潜水员带压进舱作业3475次,打捞孤石超过1000立方米,更换刀具712把,被磨穿的泥浆管道长达2742米。”谈起这些数字,大盾构公司副总经理兼项目经理王晓琼如数家珍。

2018年8月9日,中国工程院院士钱七虎再次来到这里,在听取了工程进展情况后这样评价,“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。”

厦门地铁2号线穿海隧道每前进一小步,都是我国海底盾构技术跨出的一大步。目前,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项技术成果均已申报国家专利。

厦门地铁2号线过海隧道内景,这是我国首条开工建设的海底盾构地铁隧道(刘福昌 摄)