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三阳路长江隧道右线成功穿越“三明治”地层 7号线过江盾构机换刀300次

发布时间:2018-04-20 07:03:51来源:长江日报

隧道内部结构紧随盾构同步施工,圆形隧道被分割成公路、地铁、管廊、烟道等多个空间。图中方形空间内部就是地铁通道,其顶部加宽至隧道两壁后就成为公路路面记者李永刚 摄

长江日报记者4月19日从武汉地铁集团获悉,公铁合建的三阳路长江隧道右线盾构机目前已破洞而出,顺利抵达汉口接收井。记者日前来到地铁三阳路长江隧道项目部实地探访,武汉地铁集团二级项目经理倪正茂说,三阳路长江隧道是一项超级工程,在掘进过程中武汉地铁一举攻克了世界级难题。

复杂地质让盾构机一天只能掘进2米

倪正茂说,三阳路长江隧道是世界上首座公铁合建的盾构法隧道、国内在建最大直径的盾构法隧道和长江中上游首条超大直径越江隧道。盾构机直径达到了15.76米,并要下穿长江底部,其施工难度之大是全球业界公认的。

“江底地质条件非常复杂,不仅上软下硬,而且分布面积大,最宽处超过13米,几乎横亘整个刀盘。”倪正茂说,软的是泥岩,遇水能膨胀好几倍。硬的则是砾岩,强度最大的部分能达到常见混凝土的三四倍。

施工方上海隧道工程有限公司项目经理王志华说,对于这种地质条件,他们起了一个很形象的名字:“钻石层”和“年糕团”做成的“三明治”。

复杂的地质条件让盾构机的掘进举步维艰。统计数据显示,从2016年11月开始,盾构机掘进速度由每天8环(16米)快速下降,到2017年6月,曾长时间出现1天仅能掘进1环(2米)的情况。而即便只能往前推进1米,这也是每把刀具在刀盘上一天不间断旋转、累计切割了10公里距离后产生的。

2017年五六月份的一天,来自国内其他一流盾构施工企业的专家进入隧道参观。不少人看完后感叹:这种地质条件下施工,恐怕2018年过完都不敢保证能打通隧道。

全球范围内没有可参考的成功经验

19日中午,记者在项目部内一角发现了一个特殊的铁架子。架子上整齐摆放着各式已报废的盾构机刀具,有的滚刀从侧面断开,有的刮刀直接从中间折断,有的羊角刀则看不到角了。

而在另一间办公室内,玻璃瓶子里泡着经盾构机施工从江底挖出来的各类岩石,最下面放着的则是一个巨型泥球。倪正茂说,这就是“钻石层”和“年糕团”最有代表性的“产品”,而残损的盾构机刀具则是它们的“杰作”。

倪正茂说,上软下硬地层复合叠加,这在武汉地铁以前的建设中不是没有遇到过,但7号线盾构机直径远大于武汉地铁过去使用过的任何型号盾构机,因此解决这种地质难题的难度呈几何倍数猛增。查阅文献资料,全球范围内都没有可参考的成功经验,而大家能找到的,只有世界上两例大直径盾构施工出现失败和意外的信息。

如何提升盾构机掘进速度?征求专家意见后,再结合现场实际情况,2017年6月,7号线上的盾构机停止了运行,开始了为期2个月的改造。

更换刀具次数是普通越江工程的百倍

从2016年4月盾构始发开始到今年4月,2年时间里,共有4000多把各式刀具被更换下来,换刀总次数接近300次,而一般越江盾构工程只需换3次刀就足够。频繁的换刀不仅仅是因为磨损巨大,也因为施工迫切需要一种最符合实际需求的刀具。以贝壳刀为例,项目部前后共选择了17种规格进行尝试,最终才找到最合适的一种。

这次改造除了不断选择不同规格的刀具以外,还有针对性地处理遇水膨胀的泥岩问题。根据专家意见,施工过程中加强了对刀盘的冲洗,并向刀盘内加高压气,添加化学药剂,减少泥饼生成。同时,将刀盘上的刀具由79把增加到131把,增加盾构机的“牙齿”。此外,通过总结施工过程中的经验,不断调整刀具姿态和水冲洗的方向,让盾构机掘进能力得到最大程度发挥。

2017年8月6日午夜,经过2个月改造后的盾构机开始复推,当天掘进距离即达到4环(8米)。当时项目部内不少人都流下了激动的泪水,大家击掌相庆,还专门买来夜宵,吃下了几个月以来最香的一顿饭。

此后,盾构机掘进速度不断提升,隧道建设进度也逐步恢复到常态。

“做完这条隧道,再回头看以前的3号线越江隧道,就相当于高考和小学测验的区别。”倪正茂说。