中国中铁隧道股份有限公司

穿江越海施工的尖兵

——中铁隧道集团公司穿江越海施工纪实

12月8日,长逾万米的广深港高铁狮子洋隧道左线胜利贯通,这标志着我国成功攻克了“盾构江底对接”这一世界级难题。在此之前,11月28日,武汉地铁越江隧道右线盾构成功穿越武昌风井到达江底,左线盾构顺利通过近90度的“急转弯”,离江堤仅百步之遥,盾构施工步入了“快车道”;11月19日,台山核电站取水隧洞项目盾构掘进100环,攻克海底基岩及孤石特硬地层世界级技术难题,成功穿越泥水盾构施工“禁区”;

12月8日,长逾万米的广深港高铁狮子洋隧道左线胜利贯通,这标志着我国成功攻克了“盾构江底对接”这一世界级难题。在此之前,11月28日,武汉地铁越江隧道右线盾构成功穿越武昌风井到达江底,左线盾构顺利通过近90度的“急转弯”,离江堤仅百步之遥,盾构施工步入了“快车道”;11月19日,台山核电站取水隧洞项目盾构掘进100环,攻克海底基岩及孤石特硬地层世界级技术难题,成功穿越泥水盾构施工“禁区”;“万里长江第一隧”武汉长江隧道、大陆首座海底隧道厦门翔安隧道已通车运营……近年来,中国中铁隧道集团有限公司采用盾构机6次穿越长江、4次穿越珠江,还穿越黄河、天津海河、长沙浏阳河等,成为我国水下与海底隧道修建技术的引领者。

台山核电取水隧洞:中国越海盾构第一隧

广东南海边,台山核电站建设如火如荼。该核电站是我国首座采用世界先进水平三代EPR的核电站,是电力领域投资规模最大的中外合资项目。核电站单机容量为175万千瓦,是世界单机容量最大的核电机组。中铁隧道集团公司施工的1、2号机组海域工程取水隧洞每条长4330.6米,主要解决核电厂的循环冷却水供应,是核电站建设的关键环节之一。

2009年9月23日,台山核电站举行了1号隧洞暗挖工程开工仪式。2010年7月14日,“南海号”盾构机正式掘进。项目部采取垂直取芯、水平钻探以及水域地震反射波等多种途径探测,确认在盾构始发区域前方200米范围内,有3处基岩突起,4处孤石群,并且突起段基岩普遍硬度较高,个别位置强度甚至高达220兆帕。

硬岩段怎么通过?“带压进仓、多次换刀、强行通过”的思路一度占据上风。取水隧洞项目经理梁奎生曾经主抓广深港铁路客专狮子洋隧道盾构施工,具有丰富的施工经验,但经过深思熟虑后他对该方案提出了质疑。经过两次专家论证会,最终选择海底爆破方式消除基岩突起和孤石群。

海底爆破在国内尚无先例,属于世界级难题,而且接二连三的施工难题极大地影响了施工速度。首先是钻探区域地质复杂,单一钻机根本无法钻探到底并且钻具磨损大;二是爆破后钻机无法形成泥浆护壁,频繁塌孔,施工进展缓慢;三是部分全断面基岩段没有爆破临空面,难以保证破碎效果。另外,频繁的潮汐对船只定位影响大,雷电暴雨严重影响施工安全和进展。

面对重重困难,台山项目部加大了技术攻关力度,不断优化钻探方式和爆破参数,总结出了“多种钻机交替施工、三重套管配合使用、爆破参数逐孔确定、注浆效果灵活掌握”的新颖施工方法,解决了成孔难、爆破难、保压难等问题,施工进度提高了3倍多,进一步拓宽盾构机的应用范围,为今后穿越江河湖海积累了宝贵经验。

今年11月19日,台山核电站取水隧洞“南海号”泥水盾构机掘进突破100环,已彻底摆脱海底特硬地层的束缚,取水隧洞施工世界级难题被成功攻克,填补了国内隧道施工技术空白,为盾构始发和安全掘进扫清了最大障碍。

武汉地铁越江隧道:创多项国内第一

武汉地铁长江隧道不是首次穿越长江,但是创造了国内地铁施工多项第一:第一条穿越长江的地铁隧道;国内最长地铁区间,一次掘进3100米;国内埋深最大、水压最高的地铁隧道;国内第一条在江中修建带泵房联络通道的隧道。

为了给隧道通风顺气,武汉越江隧道需要开挖武昌、汉口两个大型的超深基坑,其中武昌风井深度达60米,为武汉市第一深基坑。为了确保风井顺利施工,中铁隧道集团公司科研人员为风井构筑了3道钢铁防线,创造性地采用明挖逆作法施工,一举攻克市政地铁深基坑施工技术难题。

今年8月22日,越江隧道左线盾构在掘进562环时,盾构突然发生异常震动,导致机器无法正常推进。施工人员只身进入压力达到0.4兆帕的盾构压力舱,发现撑子面有两根直径达200毫米、壁厚10毫米的钢管挡在盾构前方。经专家多次会诊,决定采用“地面冻结加固、洞内带压进仓切割钢管”的方法处理。经过近一个月的液氮冷冻处理满足条件后,进仓人员带上高科技切除设备,费时近14个小时,顺利拿掉障碍物。

城市施工极易遇到各种不明障碍物,对盾构施工产生巨大影响。2007年,武汉长江隧道在推向江中时,就曾遇到沉船、炮弹等物体,严重阻碍了盾构前行。为应对越江地铁隧道可能遇到的不明障碍物,项目部成立了专门研究处理科研小组,对盾构掘进行全程监控,还采用磁感应探测、高磁力吸引等先进探测方法,为盾构前行扫除障碍。隧道“急转弯”施工是越江隧道面临的又一道重要难题。盾构小弯道施工极易造成盾构卡壳、管片破损错位、管片漏水等,严重情况下还会造成隧道变形、坍塌。为确保盾构顺利通过,项目科研人员让“盾头”和“盾尾”分离,通过精确计算,严控盾构姿态、减小推力和掘进速度,使盾构成功通过了近90度的弯道。

越江隧道位于武昌和平大道上,能否安全、文明、环保施工是项目部必须迈过的“高门槛”。项目部确立了“以科技创新促进低碳环保、以低碳环保带动文明施工”思想,促进了项目节能环保走在武汉市政施工单位的前列。在泥水盾构施工过程中,盾构机通过压力泵输出泥渣,需要消耗大量的水资源。项目部投入巨资,在国内地铁施工中首次引进欧洲压滤设备,通过抽取泥浆中的水分,实现循环再利用,达到了节约水源、保持环境整洁的目的。

为节约施工用地,科研人员在创造新型泥水分离系统过程中,摒弃以前的泥水分离系统占地大、费用高、效率低下的混凝土结构,大胆采用钢结构制作,通过压力控制提高分离系统的高度,一举解决了占地受限难题,同时实现系统的重复利用,这一技术也获得了国家专利。

胶州湾隧道:钻爆法巧破海底难题

青岛胶州湾隧道是国内第二海底长隧,是连接青岛市主城与辅城的重要通道,设双向6车道,为城市快速道路隧道。南接薛家岛,北连团岛,下穿胶州湾湾口海域,全长6170米,穿海段长3300米。

中铁隧道集团公司胶州湾隧道第四合同段项目部面对诸多困难,按照“四严”管理标准(严格现场管理、严格工艺流程、严格施工标准、严格应急抢险纪律)的总体要求,实现隧道施工平稳、快速推进。

F4 4断层是胶州湾隧道薛家岛端进入海域后的第一个V级围岩段,根据监测结果,该段内围岩强度低,完整性差,自稳能力弱,含裂隙水。面对如此棘手的地质问题,项目部邀请国内隧道专家学者组成地质论证专家考察团,为复杂地质“把脉”,通过地质雷达、探孔电视探测等先进地质勘测仪器,对断层进行取样分析,决定采用“超前预注浆加固地层和堵水相结合”的施工方法。项目部还对注浆材料进行攻关,达到先进、环保、有效的要求,一举攻克了复杂的地质施工难题,堵水率达到98%,完全满足设计要求。

为确保海域段施工安全稳步突进,胶州湾海底隧道3300米的施工中要同时修建3250米的服务隧道。项目部充分发挥技术支持体系和专家支持体系相结合的优势,多次组织召开专家论证会,结合厦门翔安海底隧道的成功经验和宜万铁路野三关隧道突泥涌水治理的技术方案,编制了《青岛胶州湾隧道第四合同段海域段安全专项施工方案》,采取“服务隧道全断面掘进进度超前,主隧道半断面与微台阶相结合”的施工方法,牢牢把握“先探后钻”的施工组织方式,有效促进隧道施工顺利进行。

为确保防水施工正常进行,项目部成立青岛胶州湾隧道工程排水管施工研究QC小组,确立了QC技术攻关课题,不断优化施工工艺,总结出有价值的经验和理论形成QC活动成果并服务于现场,全面提高了排水管的施工质量。项目部QC小组荣获2010年度全国工程建设优秀质量管理小组二等奖,促进了隧道施工安全快速发展。

目前中铁隧道集团公司已经顺利穿越陆域段F5、F6断层,即将进入海域段第一个断层F4-5施工。两条隧道的开挖进度已经过半,主隧道进入海域段施工100米,服务隧道进入海域施工250米。

关于我们 | 新闻中心 | 项目中心 | 法律声明 | 联系我们

豫ICP备11007972号 | zszz@cnteg.com | 0371-67283800

河南省郑州高新科技开发区科学大道99号

中国中铁隧道股份有限公司新闻中心 © 2018-2020 版权所有