8月19日,在珠江口水域下106米处,“深江1号”盾构机机器轰鸣。随着“深江1号”盾构机顺利完成3590米既定掘进任务,由中铁十四局负责的深江铁路珠江口隧道顺利抵达海底最深处。这是中国大盾构水下掘进的最深记录,也是世界高铁盾构隧道最深记录。工程建成后,中国高铁将在百米海底飞驰。
“巧思”挑战海底接收难题
作为深江铁路的关键性控制工程,珠江口隧道全长13.69公里,采用“两端盾构+中间矿山”的组合工法施工。中铁十四局负责4515米的施工任务,其中盾构段长3590米,盾构开挖直径13.42米,单洞双线设置,从东莞市虎门镇向广州市南沙区方向掘进。
“传统盾构机往往是选择接收井出洞,利用大型起重设备辅助拆解运输,但由于珠江口隧道特殊的组合工法施工,在海域段无法设置接收井。”该项目负责人李兵表示,他们创新采用“原位拆解+洞内回拖”的方式,先在隧道内拆解盾构机,再原路运回。
拆解地点位于海底106米处,水土压力接近11倍大气压,与著名的土耳其博斯普鲁斯海峡公路隧道水压力相当,比肩“世界之最”。李兵坦言,在拆解过程中如果不能让掌子面保持稳定,隧道会瞬间坍塌,施工风险极高。
面对水压高、空间狭小,且国内没有成熟经验参考的情况,盾构施工如何确保安全?原位拆解如何保证安全?怎样才能确保设备完好?从进场之初,李兵就带领团队以盾构机选型为科研课题开展了讨论研究。
“经过探索,我们为盾构机首创了‘双壳’模式,隧道贯通后,外层壳体作为支护留在地层中,保证掌子面稳定的同时,为拆解盾构机提供吊装支撑。这样,盾构机便可‘金蝉脱壳’般从海底全身而退。”李兵说,他们还研发了一系列原位拆解专用的工程装备,在国内没有先例。
“妙艺”闯关地质博物馆
据介绍,“深江1号”盾构机于2021年12月始发,历时969天一路下坡掘进,最终抵达最低点106米处。
翻开项目工程地质纵断面图,不难发现,隧道跨越珠江口要穿过17条断裂破碎带、13种地层和5种复合地质,堪称“地质博物馆”。
“全断面硬岩掘进长达2.75公里,花岗岩强度最高达124.6兆帕,尤其是断裂带影响范围长达490米,其中最宽的15号断裂带宽达32.5米,施工风险之高、难度之大可想而知。”项目总工程师陈兴飞表示,为顺利穿越复杂地层,他们依托职工创新工作室,开展了系统的课题研究,引进、开发先进技术和施工工艺,为盾构掘进保驾护航。
与此同时,项目团队加强智能建造技术的研发和应用,采用刀具磨损监测系统、HSP超前地质预报技术、刀盘自动焊接机器人、管道自动焊接机器人等精益建造技术,集中开展超高水压、长距离硬岩掘进刀具快速更换、海底小空间盾构机原位拆解等7项研究课题,先后申请发明专利5项、实用新型专利7项,形成工法2项,发表论文17篇,为同类地层施工积累了宝贵经验。
促进大湾区迈向半小时生活圈
深江铁路位于粤港澳大湾区中心,是全国“八纵八横”高速铁路网沿海通道的重要组成部分,建成开通后有利于打造粤港澳大湾区半小时生活圈、经济圈,深圳的前海自贸片区与广州的南沙自贸片区将实现半小时高铁互联互通。
深隧穿海,通达未来。在烟波浩渺的珠江口海面之下,超级工程正加速推进,不仅让中国高铁在百米海底飞驰,促进大湾区迈向半小时生活圈,更为世界海底隧道建造技术提供独特的样本和宝贵的经验。
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