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攻克世界之难,全球首条公铁合建盾构越江隧道打通

来源: 建设发展网 责编:陈祖财01 人气: 发布时间:2018-04-20 18:42:46

4月20日,中国铁建所属铁四院设计的世界首条公铁合建盾构越江隧道——武汉地铁7号线三阳路长江隧道右线盾构胜利接收,这意味着继2号线、4号线、8号线后,武汉第4条穿越长江的隧道打通。

提起这条隧道,一连串的定义让人应接不暇:

✔  世界上首条公铁合建的盾构法隧道

✔  国内在建最大直径的盾构法隧道

✔  长江中上游首条超大直径越江隧道

✔  穿越长江最宽的隧道

三阳路越江隧道位于长江二桥上游约1.3公里处,连接汉口三阳路和武昌秦园路,是城市道路和轨道交通区间合建隧道。道路隧道主线长4660米,合建段大盾构区间长2590米,隧道直径达15.2米。

动画示意图

全国工程勘察设计大师、中国铁建所属铁四院副总工程师肖明清介绍,7号线三阳路隧道分3层布置,上层布置道路隧道排烟道,中间层布置3条行车道,下层分为3部分,中间为轨道交通7号线区间,一侧为公轨共用的疏散通道,另一侧为地铁排烟道及道路隧道管线廊道。

三阳路越江隧道位置示意图

世界级的工程也对应着世界级的难度:总重量达到4400吨左右的盾构机,全长达到了创纪录的167米;隧道断面达到195平方米,是国内首条穿越长江地铁——武汉地铁2号线的6倍多;隧道挖掘出来的土方约有100万立方米,出土量相当于建造一座上海金茂大厦的建筑体量;1360米长的“泥岩+砾岩”复合地质让盾构机举步维艰,最慢时掘进速度仅为每天1环,长度只有2米……

三阳路隧道横断面图

特别是在长约1360米的地下范围内,同时分布着强度极高的砾岩和黏性极大的泥岩,两者如同“钻石层”和“年糕团”,一方面快速磨损盾构机的刀具,另一方面又结成泥饼贴在刀盘上,如同将年糕团糊在刀具上,大大增加了盾构机地下切割的难度。掘进异常艰难,甚至出现1天仅能掘进1环(2米)的情况。而即便只能往前推进1米,这也是每把刀具在刀盘上一天不间断旋转、累计切割了10公里距离后产生的。难度之大,可见一斑。

上软下硬地层复合叠加在武汉地铁以前的建设中不是没有遇到过,但7号线盾构机直径远大于武汉地铁过去使用过的任何型号盾构机,因此解决这种地质难题的难度呈几何倍数猛增。查阅文献资料,全球范围内都没有可参考的成功经验。

世界级工程将一道世界级难题摆在了四院人面前,而他们的答案只有一个:克服一切困难,誓将三阳路长江隧道尽早打通!

隧道横断面动画演示

在武汉地铁集团的带领下,铁四院与施工单位携起手来,开动脑筋,动员一切可以动员的力量,全身心地投入到了建设中去。邀请中国科学院院士孙钧,中国工程院院士钱七虎、陈湘生及国外著名盾构专家等组成专家团队剖析难题。

去年8月6日午夜,盾构机重新复推,开工当天掘进了8米。此后,盾构机掘进速度不断提升,隧道建设进度也逐步恢复到常态。

武汉地铁集团有关负责人表示,右线盾构机即将出洞的前夕,大家丝毫没有放松的喜悦,神经反而越发紧绷。直径达到15.76米的盾构机在地下是一个庞然大物,不管出现任何意外,都将带来毁灭性结果。

为了确保万无一失,现场每道施工工序都精确到天甚至是小时来安排。作为总体设计单位,铁四院在满足质量和功能需求下尽可能优化设计,并做好现场配合施工服务。

比如,常规做法是隧道贯通之后再进行路面垫层的浇筑,铁四院优化方案,隧道内在车道板、烟道板同步施工的基础上,采取了路面垫层同步施工技术。为了满足垫层同步施工需要,现场路面板每施工300到500米,路线设计人员就需根据现场实际测量资料进行一次纵断面的调坡设计。

此外,为了节约盾构到达后拆解时间,铁四院与业主及施工单位共同研究,对原设计的水中接收方案进行优化,在确保施工安全的前提下,提出了盾构干接收方案,至少缩短工期15天。

由于三阳路隧道涉及市政道路和轨道交通两个系统,铁四院成立了以市政道路隧道项目为主、共18个专业组成的总体组。项目推进过程中,铁四院还十分注重技术创新,目前已经结合工程设计申请并获得了8项发明专利及实用新型专利授权。

 “又跑汽车,又跑地铁,三阳路越江隧道对安全级别的要求被提到了新高度。”铁四院城地院副总工程师、隧道设计负责人孙文昊表示:“设计中,我们不仅做足防水、防火的相应措施,还首次在越江隧道建设中融入防恐怖袭击这一新课题的研究。”

从2008年建成通车的“万里长江第一隧”——武汉长江隧道开始,铁四院在大型水下隧道勘察设计领域不断“破题”,自主创新比重不断扩大,成为国内设计水下隧道最多、拥有施工工法最多的设计院,仅10年间长江上建成和在建的12座隧道中,铁四院就完成了9座隧道的设计,谱写了一曲属于自己的《长江之歌》。

来源:铁四院 中国铁建

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