新華社：隧道股份不畏多重難度疊加 全力推進(jìn)首條公鐵合建盾構(gòu)法隧道

2017-06

在江城武漢，波瀾壯闊的長江江底，武漢市的第三條穿越長江的隧道——三陽路長江隧道正在緊張施工中。它全長2590米，直徑15.2米，是長江中上游首條超大直徑越江隧道，也是國內(nèi)最大直徑、世界首條公鐵合建的盾構(gòu)法隧道。

從上海著名國企隧道股份獲悉，由其承建的武漢越江隧道，正在全力推進(jìn)。

在江城武漢，波瀾壯闊的長江江底，武漢市的第三條穿越長江的隧道——三陽路長江隧道正在緊張施工中。它全長2590米，直徑15.2米，是長江中上游首條超大直徑越江隧道，也是國內(nèi)最大直徑、世界首條公鐵合建的盾構(gòu)法隧道。

為保證施工質(zhì)量，構(gòu)筑精品放心工程，除自身不斷地進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)外，施工方隧道股份上海隧道還會同建設(shè)方一起，邀請業(yè)內(nèi)權(quán)威專家考察獻(xiàn)計。中國科學(xué)院院士孫鈞、中國工程院院士錢七虎、中鐵六局集團(tuán)有限公司陳建軍、中鐵十四局集團(tuán)大盾構(gòu)工程有限公司楊明金，以及中國土木工程學(xué)會、中國工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會等諸多行業(yè)專家，先后赴工程實(shí)地考察。

世界級的高難度挑戰(zhàn)

三陽路長江隧道工程是國內(nèi)在建的最大直徑盾構(gòu)隧道，其采用的“巨無霸”盾構(gòu)直徑達(dá)15.76米，是現(xiàn)役世界第三大、中國大陸直徑最大的盾構(gòu)機(jī)，超過5層樓高。

同時，長江武漢段的水文、地質(zhì)條件復(fù)雜，遭遇高石英含量的砂層、大粘度砂質(zhì)泥巖和礫巖層，且隧道段長江水位落差達(dá)10米以上，隧道建設(shè)條件極為困難。孫鈞院士和錢七虎院士均表示，超大直徑隧道在如此復(fù)雜的復(fù)合地層中施工是“世界級難題”。

為推進(jìn)三陽路長江隧道建設(shè)，項(xiàng)目引進(jìn)了兩臺目前世界上最先進(jìn)的盾構(gòu)機(jī)，裝備制造方、全球最大的盾構(gòu)機(jī)制造商——德國海瑞克集團(tuán)表示，“地層的復(fù)雜性，對直徑超大的盾構(gòu)來說挑戰(zhàn)尤為突出”，“大斷面盾構(gòu)，跨越多層次的地層，對于盾構(gòu)設(shè)計、施工來說都是難題。”面對復(fù)雜的地質(zhì)情況，項(xiàng)目遍布?xì)W洲、亞洲、美洲以及澳大利亞的海瑞克集團(tuán)也直言挑戰(zhàn)巨大。

“鉆石層”的硬考驗(yàn)

三陽路隧道軸線所在地層，粉細(xì)砂層中石英含量高達(dá)70%，而石英晶體是自然界中硬度僅次于鉆石的天然礦產(chǎn)。巖層中還含有大量由石英巖、石灰?guī)r等硬質(zhì)巖石組成的大直徑骨架顆粒，最大直徑可達(dá)20cm左右。更為艱難的是，盾構(gòu)開挖面內(nèi)的巖面最高達(dá)到了12.6米，也就是說盾構(gòu)刀盤直接面對這些“鉆石層”及不規(guī)則分布的“鉆石顆粒”。而且，它們占據(jù)了整個開挖面積的80%。

“刀盤斷面較大，分散在整個刀盤上每個軌跡的刀具相對較少，邊緣刀具一分鐘要跑超過70米”。如此大斷面且“硬碰硬”的“親密接觸”，使采用高硬度和高耐磨的硬質(zhì)合金材質(zhì)制成的盾構(gòu)刀具，也損耗嚴(yán)重。

為了加快施工效率，高耗磨損的刀具就要更換。在高水壓的江底，更換刀具是一項(xiàng)大工程。“巨無霸”共配置常壓可更換的先行刀79把，刮刀52把；帶壓可更換的刮刀160把，鏟刀6組78個。常壓換刀空間狹小，需人工攀爬長達(dá)8米、近三層樓高的直梯抵至刀臂底部，先拆后裝，換好一把刀要花費(fèi)整整4個小時。而帶壓換刀則更加困難，需要專業(yè)潛水員帶壓出倉，所承受的壓力值相當(dāng)于在48米的水深下進(jìn)行作業(yè)。

自始發(fā)以來，兩臺盾構(gòu)已更換刀具1000多把，隧道每推進(jìn)40米就要停機(jī)更換一次。

“年糕團(tuán)”的軟折磨

江底兩臺“巨無霸”不止受到硬的考驗(yàn)，還要遭受軟的“折磨”。復(fù)合地層中的強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，粘土礦物含量高，黏性極大。它們組成的“年糕團(tuán)”，極易造成盾構(gòu)機(jī)刀盤開口的堵塞，導(dǎo)致刀盤頻繁結(jié)泥餅。刀盤結(jié)了泥餅，就好似銳利的刀鋒糊上了面團(tuán)，再堅硬的刀具也無處著力。這嚴(yán)重阻撓了盾構(gòu)機(jī)的正常掘進(jìn)。

復(fù)合地層下的盾構(gòu)機(jī)刀盤刀具配置本就非常困難，因?yàn)橄胍业揭环N同時適配多種土層的刀具，幾乎是不可能的。對同時面臨“鉆石層”和“年糕團(tuán)”雙重考驗(yàn)的三陽路長江隧道來說，其建設(shè)難度指數(shù)更是疊加式增長。

頂尖團(tuán)隊(duì)誓守建設(shè)一線

三陽路隧道建設(shè)團(tuán)隊(duì)此前曾參與過長江、錢塘江、甬江及珠海海域等諸多復(fù)雜地質(zhì)和水文條件下的大直徑隧道建設(shè)，擁有過硬的專業(yè)技術(shù)和豐富的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，堪稱行業(yè)內(nèi)的“頂尖團(tuán)隊(duì)”。

正是這樣一只隊(duì)伍，始終堅守在隧道建設(shè)一線，爭分奪秒、攻堅克難。

此前，為了讓隧道早日貫通，三陽路長江隧道項(xiàng)目部300多名工作人員，在整個春節(jié)期間一天都沒有休息過，每天“兩班倒”，在隧道里一待就是12個小時。 “2017年對于7號線來說是很關(guān)鍵的一年，全體人員都做好了‘擼起袖子拼命干’的準(zhǔn)備。”

目前，在經(jīng)過多輪的專家調(diào)研、考察和論證后，三陽路后續(xù)施工已總結(jié)出一套針對性的解決方案，重點(diǎn)著眼于刀具切削效率提升和刀盤泥餅防治兩個方面。一是根據(jù)不同復(fù)雜地層的特性，系統(tǒng)性、階段性地優(yōu)化刀盤刀具配置，提高刀具耐磨性，并通過增加先行刀、刮刀兩個層次刀具的高差，科學(xué)提高切削效率。另一方面，科學(xué)采用相關(guān)物理及化學(xué)方法，如在泥水中添加離散劑等，從源頭上消除泥餅或有效減低泥餅的形成。同時，通過增大中心沖洗泵功率及增加中心區(qū)域沖刷刀筒的數(shù)量，改善刀盤中心無開口區(qū)域的泥水?dāng)y渣能力，有效減低刀盤正面泥餅的形成。

“長期摸爬滾打的一線建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，加上行業(yè)專家的可行性建議，對‘啃’下這塊硬骨頭，我們有更多的自信和底氣。”隧道股份上海隧道現(xiàn)場技術(shù)人員表示，為早日實(shí)現(xiàn)全線貫通，項(xiàng)目部上下已卯足干勁，做好了排除萬難的準(zhǔn)備。

據(jù)預(yù)測，三陽路長江隧道建成后,單是下層地鐵7號線日均可運(yùn)送的過江客流都可達(dá)到25萬人次，相當(dāng)于20至30條常規(guī)公交線路的過江客流量，將進(jìn)一步有效緩解武漢的過江交通壓力，為江城武漢再添一條“過江巨龍”。