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2018年07月21日  星期六

智取“世界级难题” 打响上海品牌

国内在建最大直径的盾构法越江隧道贯通侧记

时间:2018年04月25日        来源:建筑新网         作者:高杰

 

 

 

4月20日,由武汉地铁集团有限公司建设、隧道股份上海隧道工程有限公司承建的国内最大直径盾构法越江隧道——湖北武汉三阳路长江隧道右线盾构胜利到达汉口接收井。此次盾构顺利进洞,也标志着这项“超级工程”再次攻克一项关键节点,建设中攻克了这一世界性工程难题。


 

 

 

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武汉三阳路长江隧道全长2590米,直径15.2米,是长江中上游首条超大直径越江隧道,也是国内最大直径、世界首条公铁合建的盾构法隧道。作为武汉市的第三条穿越长江的隧道,通车后,武汉三阳路长江隧道上能跑汽车、下能跑地铁。

 

“世界级工程”与“世界级难题”

为推进三阳路长江隧道建设,隧道股份上海隧道引进了两台目前世界上最先进的盾构机,“巨无霸”盾构直径达15.76米,重达4400多吨,是现役世界第三大、中国大陆直径最大的盾构。


 

 

 

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同时,长江武汉段的水文、地质条件复杂,遭遇高石英含量的砂层、大粘度砂质泥岩和砾岩层,且隧道段长江水位落差达10米以上,隧道建设条件极为困难。中科院孙钧院士和工程院钱七虎院士均表示,超大直径隧道在如此复杂的复合地层中施工是“世界级难题”。

 

力克“钻石层”硬考验

武汉三阳路隧道推进过程中的地层硬度是自然界中仅次于钻石的天然矿产。地层岩层中还含有大量的石英岩、石灰岩等硬质岩石组成的大直径骨架颗粒,在“硬碰硬”的“亲密接触”中,硬岩对于盾构机的刀盘磨损极其严重。


 

 

 

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为了加快施工效率,高耗磨损的刀具就要更换。自始发以来,“三阳号”盾构共更换刀具2032把,隧道每推进40米就要停机更换一次。在施工队员的努力下,通过人工换刀,解决了地层硬度堪比“钻石”的地层条件,克服了施工方刀具磨损快的“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。通过调整刀具的工作方案,科学提高切削效率。

 

智取“年糕团”软折磨

江底两台“巨无霸”不止受到硬的考验,还要遭受软的“折磨”。隧道建设中遇到的复合地层中的强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩,粘土矿物含量高,黏性极大。它们组成的“年糕团”,极易造成盾构机刀盘开口的堵塞,导致刀盘频繁结泥饼。刀盘结了泥饼,就好似锐利的刀锋糊上了面团,再坚硬的刀具也无处着力。

隧道股份上海隧道施工团队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,缓解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”折磨。

 

“真材实料” 打响上海品牌

面临“钻石层”和“年糕团”双重考验,三阳路隧道的建设难度指数叠加式增长。右线隧道历经700多天的艰苦奋战,隧道股份上海隧道近千名工作人员日夜不休、誓守一线,“上软下硬”的世界级难题终被攻克。

承建方隧道股份上海隧道工程有限公司是中国最早开展盾构法隧道技术研发和施工应用的专业公司,曾参与过长江、钱塘江等诸多复杂地质和水文条件下的大直径隧道建设,堪称行业内的“顶尖团队”。

在此次武汉三阳路长江隧道工程的建设过程中,得到了孙钧、钱七虎、陈湘生等院士及行业威专家的“会诊”与指导,一批创新的技术工法孕育而生。《复合地层下超大直径泥水盾构应对盾构结泥技术》《复合地层下超大直径泥水盾构盾构结泥应对技术》《超大直径盾构在高水压下盾尾刷更换方法》《常压换刀操作规程》《盾构刀具管理软件开发》,这些“真刀真枪”的施工宝典为今后中国乃至世界的盾构施工提供了宝贵经验和技术积累。

 

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