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武汉地铁8号线一期越江隧道多项施工技法创业界纪录

来源:本站      点击:653      时间:2021-03-19

 

    近日,中国建筑业协会公布2020—2021年度中国亚搏直播鲁班奖(国家优质工程),武汉地铁8号线一期工程榜上有名,该工程的最大难点和亮点是由中铁十四局集团有限公司承建的越江隧道。该隧道是国内首条单洞双线、双层衬砌的大直径地铁盾构隧道,多项施工新技术、新工法创下业界纪录。

    2.7亿元订制“硬核设备”

    乘坐8号线地铁列车,穿越长江,列车行驶在直径12米多、4层楼高的隧道里,宛如穿行一座地下宫殿,仅用3分钟。

    “施工一开始,我们就想着一定要将其打造成精品工程。”3月17日,面对湖北日报全媒记者采访,承建单位中铁十四局集团武汉地铁8号线一期土建三标指挥部指挥长、现任该集团大盾构工程有限公司总经理张哲毫不避讳地说。

    武汉地铁8号线越江隧道全长3186米,隧道管片外径12.1米,这是武汉第三条穿越长江的地铁通道,也是国内直径最大的单洞双线地铁隧道。

    “以往的地铁越江隧道掘进都是以双洞方式开挖,单洞双线的设计是头一次,可以大大节省隧道空间和成本,设置的专用风道还可满足行车通风要求,保证行车密度。”张哲介绍,越江盾构隧道面临着复杂地质、高水压、强透水等情况,盾构机的选择成了当时最大的难题。

    大盾构工程有限公司是大盾构领域的领跑者,建设了50%以上的穿越长江大直径盾构隧道。盾构专家们经过多次讨论,决定让世界著名设备制造厂家海瑞克特别订制一台泥水平衡盾构机,该设备全长129米,重达3300吨。“可以解决我们常压下换刀,克服掘进阻力,减少作业风险等难题。”指挥部党工委书记兼总工程师、中国铁建股份公司专家陈健说。

    隧道施工创下多项纪录

    1365米强透水、上软下硬的复合地层给施工造成巨大阻力,这是越江隧道施工中遇到的世界级难题。

    尤其是在埋深39米的地下,掘进困难,刀盘磨损严重,刀具更换频繁,影响施工进度。215把滚刀、齿刀、刮刀密切配合,对地层“磨、切、削”,刀具磨损程度和更换的次数大为减少。即便如此,掘进报废的刀具,足有1300余把,堆得像小山。“相当于215把刀全部更换了6次,掘进难度可想而知。”陈健感慨。

    订制的盾构机在更换刀具时发挥了作用,工人们不用顶着高压在开挖面更换刀具,可在常压下刀盘后自如更换刀具,施工风险大为降低,这是常压下盾构滚刀、齿刀互换技术在世界上首次应用。

    为让隧道坚如磐石,隧道施工采用双层衬砌工艺,即在原有隧道管片衬砌的基础上,再加上一层30厘米厚的钢混内衬,相当于给隧道穿上“金刚甲”。经测算,该隧道可以抵抗6级震力,使用年限达100年。

    首次采用超大直径单洞双线盾构隧道、双层衬砌新技术、常压下滚刀和齿刀互换技术、单管双线盾构隧道内部结构同步快速施工技术……隧道施工应用了建筑业10项新技术中的10大项、29小项新技术,创新7项省部级工法,取得15项专利、2项省部级科技奖。

    施工方法和技术的革新,让隧道掘进效率提高了3倍。2017年8月9日,盾构机成功穿越长江,从黄浦路地铁站破洞而出,历时仅14个月,速度令业界惊叹。

    创造沉降“零”纪录

    如何控制地下沉降,是诸多地下工程中的难题。

    “我们不仅要做精品工程,还要做成民心工程,对社会和百姓负责。”张哲介绍,隧道要穿越750米长的棚户区、长江浅覆土河床、省级文物建筑、下穿武九铁路等复杂地段。棚户区多为上世纪80年代老旧民房,没有任何基础形式,厚度12米到16米不等,如出现地面沉降,极易导致房屋坍塌。

    “由于盾构机的刀盘比盾体直径大,刀盘过后,盾体上方会形成锥度空间,容易造成地面沉降。”陈健介绍,为保证工程对沉降的控制,项目部先后进行了40余次实验,采用新材料稳固剂填充盾体外部空隙,并适时调整掘进速度,有效控制地层沉降。经过科学施工,盾构机安全顺利穿越复杂地段,无一例房屋开裂损坏,经过700多个观测点24小时不间断监测,地表沉降控制在2毫米以内,创造了地表“零”沉降历史纪录。