中国铁建助力我国水下隧道穿江越海

文章来源:中国铁道建筑总公司  发布时间:2017-08-23

近日,中国铁建设计施工的国内最大直径的地铁隧道——武汉地铁8号线长江隧道贯通。预计年底8号线建成通车后,乘坐地铁只要4分钟即可轻松跨越长江天险。

这是中国铁建设计贯通的第6座长江隧道。经过铁建隧道工程技术人员长期努力奋斗,尤其是近五年来,通过多项世界首创水下隧道的工程实践,我国水下隧道的设计、施工技术与管理,已走到了世界的先进行列,某些方面已经走到了世界前列。

一勇创新无难事。水下隧道的建设,收获了高品质的隧道实体;巨龙潜行的轨迹,也映现着中国铁建砥砺奋进、敢于担当的央企精神。

“长江之歌”引领水下隧道勃兴

交通发展的需要推动了水下隧道的建设。江城武汉,1957年建成通车了中国第一座长江大桥,进入新世纪后,开始加速实现孙中山“江上架桥”“江底通隧”,融大武汉三镇于一市的百年梦想。


中国铁建铁四院设计的武汉三阳路长江隧道,是世界上首座公路与轨道交通合建的盾构法隧道,是集约化利用城市地下空间的成功典范。

但毕竟是在长江第一次修建隧道,各方顾虑一直不断,中国人有能力在长江57米深处,攻克高水压、强透水、超浅埋等水底盾构掘进世界级难题,一次性成功穿越长江江底2500米吗?

与建桥相比,在江底通隧更为困难。四年的工期,武汉长江隧道破解了5大世界级难题,取得了10多项国家专利,而且没发生一起安全事故。

多年后,中国勘察设计大师、中国铁建铁四院副总工程师肖明清回忆自己当时的心情是“如履薄冰,如临深渊”。“参与隧道主体结构设计的人员年龄最大不超过35岁,平均年龄不足30岁。”肖明清说:“而所有的设计参数,外国人不会给你,神仙不会管你,只有自己摸索研究。”

2008年12月28日,武汉长江隧道通车运营,中华民族实现了“隧穿长江”的梦想。长江天险造“地标”,打破了以往大直径盾构只适用于软土地层的局限,开创了我国在复杂条件下修建大直径盾构隧道的先河。其中取得的众多创新,特别是“穿江越城”的先进盾构技术,为我国城市交通发展的“地铁时代”提供了有力的技术支撑。

“它的建成,最大的意义在于打破了人们思想上的禁锢。”肖明清说,“施工期间,一些地方来考察后,惊叹之余顿觉豁然开朗:长江下面都可以修隧道,其他类似工程能有多难?”

以“万里长江第一隧”为起点,一年半时间内,我国长江中下游三大越江隧道——武汉长江隧道、上海长江隧道、南京长江隧道相继建成通车;而不到10年时间,目前万里长江上建成和在建的隧道已有13座,其中 2012年以来建成通车和在建的有11座。这在世界水下交通建设史上是绝无仅有的,标志着我国穿越江河湖海的隧道技术臻于成熟,达到了世界先进水平。

在长江上建成和在建的这11座隧道中,中国铁建设计施工的就有10座。“长江后浪推前浪”。铁建人一步一个台阶稳步前行,越来越得心应手,不断走向新的大江大河,继“长江之歌”后,又唱响了“黄河之歌”、“钱江之歌”、“瘦西湖之歌”……

“自主创新”编织水下隧道美誉

盛世建隧。在建设跨江、跨河、跨海的隧道热潮中,水下隧道成为中国铁建施展才华的宏大舞台。

2012年12月28日,中国铁建设计的第一座穿越长江的地铁隧道——武汉地铁2号线长江隧道建成通车。铁四院设计负责人王金龙和他的团队,以“拼将全身智与力,誓叫天堑变通途”的精神,让“超高水压”、“超深风井”等等世界级的难题成为过往浮云。

次年建成通车的武汉地铁4号线过江隧道,与2号线相比,越江区间跨越江面的宽度更宽,隧道埋深更深,地质情况更复杂,施工难度与风险更大。设计负责人,中国铁建铁四院城地院副总工程师车轮飞介绍,两条线的越江段设计方案、工法基本相同,都是采用“单洞单线”小半径的盾构方案,在长江两岸设中间通风井。


下穿国家5A级风景名胜区的瘦西湖隧道,成为古城扬州一道亮丽的风景线。

2014年,中国铁建设计施工的世界直径最大的双层盾构隧道——扬州瘦西湖隧道建成通车,其创新设计获第十七届中国专利优秀奖,实现了我国双层盾构隧道修建技术的重大突破。

同年,中国铁建设计施工的外径15.0米、世界上已建成的直径最大的盾构隧道之一——杭州钱江隧道通车运营,这也是世界首次在举世闻名的钱江强涌潮作用下修建水下隧道。

2015年,我国首条“穿黄”地铁——兰州地铁隧道1号线右线顺利贯通。该项目被国内隧道专家、中国工程院院士钱七虎、梁文灏等评为“世界级难题”。

面对如此复杂的高风险施工段,承担设计和施工的中国铁建所属铁一院、十六局制定有针对性的盾构施工方案和应急预案,设定科学合理的掘进参数,同时加强地表监测和隧道注浆,确保隧道不变形,地表不沉降,成功攻克了泥水盾构在高水压大含量富漂石卵砾石地层中掘进的国际性难题,未发生任何质量安全事故。

“我们坚持技术突破,如针对高水压密封,对主驱动密封、铰接密封和盾尾密封等进行了专门的加强设计,使设备能够在60米埋深的条件下施工。” 中铁十六局集团地铁公司兰州轨道一号线1期工程5标项目经理全雪勇介绍。

值得一提的是,以往穿越大江大河隧道多以国外盾构机为主,而承担此次下穿黄河任务的盾构机,是由铁建重工研发的直径为6.48米的泥水加压平衡式盾构机。

今年6月,苏通GIL管廊隧道工程开始盾构始进,该工程是“淮南-南京-上海1000千伏交流特高压输变电工程”穿越长江段的关键节点工程。设计负责人、铁四院城地院地下工程所所长刘浩介绍,苏通GIL盾构法管廊工程是世界上首座特高压盾构隧道,开创了我国特高压输变电工程穿越江河湖海等大面积水域电力建设的新模式。


8月9日,中国铁建设计施工的中国直径最大的地铁隧道——武汉地铁8号线长江隧道贯通。

7月,芜湖城南过江隧道拉开建设序幕,这是中国铁建铁四院设计的第10座长江隧道工程。而今、明两年,长江上又将有该院设计的2座隧道——武汉地铁8号线长江隧道、武汉地铁7号线三阳路长江隧道建成通车。

其中,8号线长江地铁隧道是国内第一条采用双层衬砌(预制管片+现浇混凝土)的盾构交通隧道。“在原有的隧道内壁贴管片的基础上,再加一层30厘米厚的钢混内衬,相当于贴上了金刚甲。”铁四院设计负责人吕延豪说:“这种工艺运用在地铁隧道中,既保证安全性又耐用,可以抵抗6级震力,使用年限长达100年。”

长4.65公里,外径15.2米的武汉三阳路长江隧道,是世界上首座公路与轨道交通合建的盾构法隧道。设计中克服了接线道路宽度不足、盾构直径超大、江中地层软硬不均、工作井基坑超深、公铁合建隧道运营防灾难度大等5大难题,是集约化利用城市地下空间的成功典范。

平淡无奇的水泥、钢筋、沙石,被铁建人赋予了生命和智慧,而科技是其中最灵动的细胞。以年均建成通车一条水下隧道的速度,中国铁建的科技研发实力不断在关键技术的攻关中成长。铁四院成为国内设计水下隧道最多、拥有施工工法最多的设计院,不断在水下隧道领域摘取桂冠。依托南京长江隧道完成的科研成果曾获国家科技进步二等奖,世界行车速度最快的水下隧道——广深港高铁狮子洋隧道获菲迪克百年工程奖。

“惊涛气概”走向海底隧道

遇水架桥是千百年来人类的习惯做法,随着水下地质勘探技术、施工水平的提高,以及地面交通压力的不断增长,水下交通隧道以其少拆迁、不影响航运和水域生态环境,不受天气、大风、大雾影响,可以全天候运营,而且具有很强的抵抗灾难灾害和突发事件的能力等独特优势,逐渐成为当今跨越江河湖海的新方式。

从技术上看,众多水下隧道的开通,也为我国在这一领域提供了很好的技术支持,并开启了从大江迈向大海的新时代。

放眼中国,2010年,中国铁建施工监理的厦门翔安海底隧道建成通车,这是国内第一座海底隧道,也是世界上最大断面钻爆法海底隧道。项目形成的“钻爆法海底隧道修建技术”以“程碑式”的引领作用,已推广应用到多座跨江越海工程;6年后,国内首条采用盾构法施工的地铁海底隧道也在厦门盾构始发,而在相邻省份的珠海,世界上最长的超大断面曲线管幕隧道——港珠澳大桥拱北隧道的贯通过程中,中铁十八局集团通过引进精确制导技术,建立自动跟踪测量系统,专门定制了4套上亿元的国际顶尖的泥水平衡式顶管机,并采取一系列科学管理措施,攻克了超长、超大曲线管幕施工中面临的精确控制、地表沉降和管幕障碍物处理等一系列世界级难题,创造了“零误差”的曲线管幕施工纪录,确保了拱北口岸“安然无恙”。

放眼世界,1994年建成的英吉利海峡隧道,完成了英法两国“两个多世纪的理想”;拥有“世界之最”的日本青函隧道修了20多年;俄罗斯人修白令海峡隧道的“百年梦想”至今还没眉目;而已经拥有世界最长跨海大桥的中国,正在为修建世界最长海底隧道——渤海海峡跨海通道(烟大海底隧道)进行着论证。

我国地处亚洲东部,海岸线漫长,岛屿众多,具备了修建海底隧道的先决条件,烟大海底隧道、琼州海峡隧道、台湾海峡隧道作为专家们关注和论证的课题,举世瞩目。不管结果如何,透过这些跨江越海的隧道工程,我们更应该看到背后那些从事隧道设计、施工、建设、管理的人员,他们都有一种隧道一样的精神——钻研、探索、掘进。他们探索、掘进,是为了带给别人更便捷、更阳光的生活。

新作为需要新状态,新时代呼唤新担当。“诚信创新永恒,精品人品同在”——啃得动骨头、扛得起压力、拼得出精神,在攻坚克难、锐意奋进的伟大征程中,继往开来的中国铁建将交出穿江越海更为精彩的答卷。