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卧龙长沙 盾穿湘江(一)

——长株潭城际铁路综合1标五工区系列报道之一

七月的长沙,气温炎热、阳光猛烈,七月的湘江,波浪起伏、水流湍急,正是在这样的城市,在这样的江底,在1025米的银盆岭大桥下,两台直径达到9.34米的钢铁巨龙已经成功冲破层层阻碍,承载着长株潭盾构工区(五工区)穿越湘江的“隧道梦”,向着湘江东岸缓缓前行。自2012年9月份“城铁一号”盾构始发,12月份“城铁二号”盾构始发以来,目前长株潭盾构工区左线已开累完成935环,右线盾构开累完成637环。左线正在穿越湘江,且已顺利穿越了银盆岭大桥及地质不整合接触带。右线通过湘江西大堤,开始穿越湘江。

目前国内盾构施工过江基本都采用泥水平衡盾构,而公司针对湘江复杂的地质特点,在集团公司内首次选择大直径土压平衡盾构机。五工区摒弃了通常使用的价格昂贵的泥水平衡盾构而采用土压平衡盾构过江,并对两台盾构的渣土改良系统、密封系统、注浆系统等关键部位进行了研究,有效化解穿越湘江面临的高埋深、易结泥饼、易透水、坍塌、高水压及江底沼气等作业风险,保证工程安全实施。为在地质条件复杂、施工条件有限的情况下实施盾构过江工程提供了新的借鉴。

两台盾构的直径达到了9.34米,是国内目前断面最大的土压平衡过江盾构,且盾构要穿越居民区、商业区、湘江大堤、银盆岭大桥等施工风险点,因此在掘进过程中,五工区以理论为依据,指导现场施工,对于每一环节都避免“试一试”的侥幸心态,坚持“算一算”的原则,制定详细的控制标准,如以质量守恒为原则控制出渣量,每45cm测一次比重,并采取动态监控地质情况,在地表环境复杂地段,采用全土压模式掘进,这样虽然施工效率略有降低,但提高了安全系数,有效的控制了地表沉降,实现了施工的顺利进行。

两台盾构在穿越湘江的过程中,必须通过170米的砾岩与板岩不整合接触带,地质构造比较复杂,在实际掘进过程中,五工区发现部分地段地质裂隙发育比较丰富,地层透水性较强,掘进过程中仓内压力达到3bar左右,渣土容易裹住刀具,影响正常转动,对刀具产生二次磨损,这样的地质决定了非常严格的掘进参数和使用高性能的刀具。因此工区掘进过程中,严格控制刀具密封性、刀具转动参数、严格配件质量装配工艺关,尽量避免江底换刀,采用合理的掘进参数实现刀具的最优化管理,截至目前,左线共换刀六次,右线换刀三次,其中江底换刀各一次。

工区为了节约成本及工期,做了不少科技创新。开滨区间右线原设计通过反力墙结构在洞内进行始发,盾构机后配套和主机的组装调试需在反力墙完成后才能进行。为节约工期,项目部优化始发方案,在保证提供始发反力的前提下,将反力墙改为反力架,避免了反力墙模板支撑体系与盾构机组装的工序干扰,后配套和主机联接调试工作可与反力架组装同时进行。改为反力架始发后成本节省约210万元,令工期足足缩短了20天。

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