继4月19日武汉三阳路右线盾构“三阳号”胜利抵达汉口接收井后,6月9日,左线盾构“开泰号”破洞而出,标志着武汉地铁7号线三阳路越江隧道全线贯通。
至此,历经700多天的艰苦奋战,“世界级难题”终于被攻克。
首次挑战世界级难度
近20年来,盾构法隧道工程技术已向大深度、大断面、长距离的方向发展,并建成了一批超大直径的海底隧道和城市道路隧道。采用盾构法施工的超大直径(14m以上)长距离隧道已成为新一轮城市公路隧道建设的发展趋势。
据统计,从首个超过14m的超大直径盾构隧道——东京湾隧道开始,全球直径14m以上的隧道工程42项(69条隧道),其中中国有26项;全球直径14m以上已运营的隧道设施23个,中国有11个。随着盾构机直径的增加,面临的地质条件越来越复杂,对技术的考验也越来越大。尤其是复合地层掘进效率低、刀具磨损快、地表沉降大是亟需解决的问题。
因地质条件的差异性,每个工程面临的难度也各不相同。南京扬子江隧道施工历时3年,穿越砂岩泥岩段换刀超过1000把;美国西雅图SR99隧道在建设过程中更是遭遇停机,施工历时45个月。而三阳路长江隧道在建设过程中,最困难、最艰险之处在于15.76米的超大直径盾构穿越“钻石层和年糕团”复合地层的世界级难题。长江底为石英含量高达70%的粉细砂层和富含黏土的强风化泥质粉砂岩、强风化泥质粉砂岩地层。超大直径+复合地层让施工的风险和难度呈几何级数上升,在中国隧道建设史上还是第一次,在全球工程领域也极为罕见。
成功解决世界级难题
施工方隧道股份上海隧道工程有限公司通过长期的技术积累(超级工程托举隧道梦!攻克复合地层,淬炼专家团队,进军全国,出击!)以及多方的支持成功攻克了这个世界级难题,为武汉地铁7号线的建成通车奠定了坚实的基础。
力克“钻石层”:通过人工换刀,解决地层硬度堪比“钻石”的地层条件,克服了刀具磨损快的“硬”考验。在施工工艺的创新上,通过单侧更换常压可更换刮刀措施,使得换刀数量较原先减少了一半。重要推进切削部位的刮刀始终保持新刀的状态,每把刀的利用率更高,成本更节约。
智取“年糕团”:经过多种材料多次实验的考证,最终决定选择在每次换刀作业完成后从刀桶往前仓压注双氧水,通过破坏附着于刀盘上的胶结方式,起到消除泥饼的目的。另外,为解决推进速度慢,刀具受力不均的难题,采取中心刀桶增加冲洗直接降低中心刀桶的温度、增加冲洗管和冲洗次数等方法,改善了中心刀桶过热泥饼结硬的情况,为切削下来的泥土留出更多的流动空间,解决工程土质的“软”难题。
在三阳路隧道全线贯通之际,2018轨道交通越江隧道国际论坛于6月8-9日在武汉举行。
主办单位:
武汉市人民政府
中国城市轨道交通协会
承办单位:
武汉地铁集团
中国城市轨道交通协会设计咨询专委会
上海隧道工程有限公司
中铁十四局集团
中铁第四勘察设计院集团
论坛以“轨道交通越江隧道建设和运营管理”为主题,分设建设分论坛和运维分论坛,来自美国、德国、日本等外国专家以及国内院士、专家、学者、工程技术人员等400余人参会,集中展示近年来在越江盾构隧道领域取得的重大科研成果、先进工程装备等,探讨前沿技术,推进学术成果产业化合作。
论坛上,武汉市副市长汪祥旺,中国城市轨道交通协会副会长兼秘书长宋敏华,中国工程院院士郑守仁、丁烈云等国内外专家学者分别致辞。
在主旨报告环节,武汉地铁集团董事长周少东、中铁第四勘察设计院董事长蒋再秋、上海城建集团总裁周文波,分别从建设、设计、施工角度对三阳路隧道进行了全面的介绍,并对武汉地铁越江隧道关键技术以及超大直径盾构隧道进行了技术综述和案例分享。
武汉正处于大发展大复兴阶段,最近20年越江桥隧工程发展非常迅速,在轨道交通越江隧道领域也是硕果累累,报告回顾了武汉桥隧发展历史,并对今后轨道交通越江工程发展进行了展望。重点介绍了刚贯通的三阳路公铁合建超大直径盾构隧道的一系列关键技术。
报告介绍了铁四院设计的多座代表性水下隧道工程及其特点、难点和技术进步,尤其是武汉三阳路隧道设计关键技术,提出了武汉市已建水下隧道的示范作用,并对今后隧道的技术需求进行了展望。
报告介绍了超大直径盾构隧道的发展现状和城市核心区建设超大直径盾构隧道的关键技术。以武汉三阳路隧道为背景,详细解析了复合地层盾构掘进中的对策及成效。报告最后对超大直径盾构隧道技术的未来作了全新展望,尤其要从盾构掘进装备技术、盾构隧道施工技术、盾构隧道建设高效智能几个方面进行突破。
参会人员还参观了三阳路隧道现场,亲自感受了这项工程的巨大魅力。目前大直径盾构隧道越来越多地服务于各大城市建设,此次活动共享的科研成果、探讨的前沿技术、展示的先进设备都将成为今后建设可借鉴的良好经验。