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攻堅克難三年 挖通海底隧道
來源: 廈門日報     日期: 2019-12-25 11:32     字號:

  

  今年5月13日,2號線全線軌通。

  

  工人正在地鐵2號線過海隧道開挖聯絡通道。

  

  ▲地鐵2號線全線軌通。

  地鐵2號線今天開通運營,廈門由此由此駛入“雙地鐵”時代。2號線起自海滄區天竺山,終于本島東部五緣灣,線路全長41.64公里,設32座車站。

  2號線建設的5年是一段常人難以想象的艱辛歷程。廈門號稱“地質博物館”,地質條件復雜程度全國少見,而2號線穿行的區域更是集惡劣地質條件之大成。穿海、鉆山、過湖、跨鐵路、越石油管、沿主干道敷設……2號線施工難度之大、風險之高,國內史無前例。

  工程共采用了新技術、新工藝20多項,9項技術成果已申報國家技術專利,為今后跨海地鐵隧道建設積累了寶貴經驗,儲備了重大關鍵技術。

  西海域海底 突破孤石群

  地鐵2號線穿行廈門西海域,海底隧道全長2784米,僅有3分鐘的車程,但打通這條隧道卻花了3年多的時間。

  海底隧道穿越兩條斷裂帶,穿越區域巖石風化劇烈,軟土、硬巖、上軟下硬、上硬下軟、拱部砂層侵入、基巖凸起、孤石群……18種不同地質、極不穩定的軟硬巖石縱橫交錯,地質結構復雜程度超越以往國內所有的水下隧道工程項目。

  在這樣的地質條件下,用傳統爆破的方法挖掘隧道極有可能發生透水坍塌事故,用盾構機掘進隧道成了唯一的選擇。這也讓2號線海底隧道成為國內首條使用盾構機修建的跨海地鐵隧道。

  2016年1月29日,地鐵2號線過海隧道首臺盾構機在海滄灣公園站始發。兩臺量身定制的盾構機在西海域海底像“鋼鐵蚯蚓”一樣,刀盤的刀頭旋轉削切下施工區域前的巖土,再通過管道注入泥漿,讓泥漿攜帶巖土輸送到地面上來。

  開始幾個月,施工進展相當順利,然而當盾構機在海底掘進到600米時,意外發生了。

  項目經理沈峰介紹說,那天是2016年7月12日,盾構機在掘進時突然發生劇烈震動,機器的操作參數也出現異常,怎么也往前推進不了。經過后期勘探發現,盾構機遭遇到了一個長達13.5米的孤石群。 “盾構機根本無法掘進,一往前推,孤石就會卡在刀盤中?!鄙蚍逅?,遇到這種情況,只能依靠工人進入到盾構機的前端,手動清理卡在刀盤中的孤石。

  搶修人員從盾構機的工作區經過“人閘”進入到前端開挖區進行檢修清理,這本身就是風險非常高的工作。在距海平面40米的海底,危險性被進一步放大。3名搶修人員進入高壓狀態下的前倉,一人負責觀察,另外兩人進行手動清理?!扒安值鈉垢哂諭飩縭?,條件既艱苦又危險,工作難度之大超乎想象?!鄙蚍逅?,清理孤石的過程中,風鎬鑿除、靜態爆破等傳統工藝均敗下陣來,最終他們找到了液壓割鋸的方法,將每塊孤石切割成小塊,然后人工進倉運出。

  搶修人員在清理刀盤的過程中,新的意外又出現了:巡查人員發現海面上有氣泡涌出?!昂K拖癖恢罌艘謊?,咕嘟咕嘟不停冒泡?!鄙蚍逅?,這說明施工區域的海底正在漏氣,氣體不斷泄漏,前倉隨時有可能發生巖土坍塌甚至海水倒灌進隧道的災難性后果。當務之急是堵住巖石之間縫隙造成的漏氣,由于廈門施工海底地質構造復雜,沒有現成的經驗可以借鑒,施工只能被迫中斷。

  盾構機停在海底,海水壓力會造成設備損壞,導致難以想象的后果。頂著壓力,建設團隊請來了國內頂尖專家,在全國范圍尋求可能的解決方案。

  不分晝夜地反復研究、分析、比選,一種特殊工藝為找到出路帶來希望。在廣州地鐵隧道施工時,曾經嘗試一種特制的泥漿注入開挖區域,讓泥漿在開挖區域形成一層?;つ?,以此堵住漏點。但是這種泥漿從來沒有在海底使用過,能否管用沒人有把握。

  倒水、和泥、觀察、等待……在經歷了幾百次的試驗失敗后,好消息終于傳來,泥漿配比方案成功了。通過實地測試,這層泥膜確實有效填補了開挖區巖石的縫隙,防止注入開挖區的高壓空氣向海面泄漏。

  經過100多天的不懈努力,?;獬?,搶修人員可以再次進入開挖區清理孤石。被困在海底的盾構機終于突破了13.5米寬的孤石群,繼續向海底掘進。

  孤石群只是海底隧道施工遭遇的第一道大難關,此后,工程又碰上基巖突起、疊落石等“攔路虎”,面對這些海底隧道施工從沒見過的難題,建設者們用科學創新的精神,不斷突破,一路“降妖除魔”,終于在今年3月實現了隧道的雙線貫通。工程在盾構機適用性配置、孤石及基巖凸起處理、高頻次帶壓開倉以及衡盾泥保壓綜合技術、海底聯絡通道冷凍法施工等6項施工技術方面進行了探索,取得了突破性技術創新成果。

  筼筜湖畔  護好老管涵

  地鐵2號線沿城市主干道敷設,途經湖濱北路,穿行筼筜湖畔。這里的地基是人工填海形成,地質同樣異常復雜,由于地處主城區,這里密布錯綜復雜的地下管網。

  “只要能數得出來的管線,這里都有?!?號線標段項目經理鐘定峰說,2號線經過區域,埋有電力、污水、自來水、中水、原水、電信、移動、聯通、鐵通、長寬、廣電、部隊通信光纜、110監控、燃氣、氮氣、交通信號、路燈照明主干管路等管線,不僅多、雜,檔案資料不全,且不少管線“年事已高”“身體老弱”,經不起磕碰。

  為了給2號線騰空間,建設單位先期開展了大量的管線遷改和?;すぷ?。鐘定峰印象最深的是對海水壓力管的“小心輕放”。

  1999年,筼筜湖“西水東調”工程建成投用,一條管徑1400毫米的海水壓力管開始每天將11萬立方米的海水從西海域送到天地湖、松柏湖,進行水體交換。近20年的超長期“服役”,這條海水管一些部位老化嚴重,經常出現破損。2016年4月下旬開始,由于2號線施工需要,施工單位對這條海水壓力管進行分段多次遷改作業?!笆┕な奔浜苡邢?,因為遷改施工必須停止水體交換,時間一長勢必會影響筼筜湖上游水質?!敝傭ǚ逅?,他們增加投入人力、物力、設備,優化審批程序,加強交叉工序管理,盡可能縮短遷改施工時間,每次遷改割接都要控制在3天以內。

  在遷改?;す討?,為了確保管道的安全以及加快工期,綜合采用多種創新做法,包括“蓋板?;ぁ狽?、“懸吊?;ぁ狽ǖ?。將既有人行道或綠化帶臨時改造成車行道的,采用“蓋板?;ぁ狽?,也就是從管道兩側澆筑鋼筋砼蓋板,像板凳一樣架在管線上方,這樣可以避免車輛荷載導致管身受損。橫穿車站基坑的采用“懸吊?;ぁ狽?也就是將管道從中央懸空架起,上鋪鋼蓋板,這樣可以避免施工擾動導致管身受損。用鐘定峰的話來說,就是“像照顧老阿伯一樣?;す艿饋?。

  后來,2號線項目在對筼筜湖北岸的多條“年老體弱”排洪溝進行遷改時,“蓋板?;ぁ狽?、“懸吊?;ぁ狽ㄓ制燈盜⒐?,形成了一套行之有效的經驗和舉措。

  蔡尖尾山下  挑戰穿山長隧道

  2號線從翁角路站到馬青路站,要穿過蔡尖尾山,鉆山隧道全長3.8公里,是全線最長的區間隧道,其中礦山法施工隧道2.7公里,是2號線關鍵控制性工程。鉆山施工也遇到了極為復雜的地質條件——隧道要穿越8條斷層破碎帶,要側穿長年蓄水的龜山水庫,還要下穿重載車流量大、地面管線繁多的馬青路,隧道上半部更位于土石交界處,屬于典型的上軟下硬地層,施工過程中存在很大的坍塌風險。而一座作為地鐵隧道通風井的施工斜井,坡度達到12.5%——接近施工斜井的極限坡度,給施工物料的運輸造成巨大的困難。另外一座通風豎井深度達38米,約有13層樓高,也給施工物料的運輸帶來了很大挑戰。

  地鐵2號線工區項目經理盧新宇介紹,通過加密前期地質勘查,詳盡掌握了地質條件特點,邀請相關領域專家論證,優化施工方案。他們針對8處斷層破碎帶和下穿馬青路上軟下硬淺埋地層特點,采取超前水平探孔結合超前地質預報方法探明隧道掌子面前方圍巖情況,進行動態設計超前支護措施和開挖工法,全面確保了施工安全和施工質量。針對施工斜井他們也加大了投入力度,通過強化人員管理和設施設備的統籌安排,保障了物料運輸。

  該區間隧道于2016年初開工建設,參建單位采取了全斷面帷幕注漿、拱部增設管棚預支護及控制爆破等措施,有效加強了隧道安全風險管控,于2018年10月10日全線貫通,順利達成了節點目標。

  聲/音

  為海峽隧道建設

  積累寶貴經驗

  廈門地鐵2號線海底隧道在極端復雜的地質條件下,采用的不良地質處理、設備選型、參數配置和施工技術方案總體合理,掘進效率總體處于較高水平。其綜合集成創新研究成果達到國際領先水平,為我國今后海峽隧道建設積累了寶貴經驗,做出重大技術儲備。

  ——中國工程院首屆院士、2018年度國家最高科學技術獎獲得者錢七虎

  大/事/記

  2014年12月30日

  過海段先行動工

  2015年7月1日

  全線開工

  2016年1月29日

  過海隧道首臺盾構機

  在海滄灣公園站始發

  2017年5月10日

  全線首個雙線盾構區間(海滄商務中心站—海滄灣公園站)雙線貫通

  2017年5月18日

  島內首個盾構區間(鐘宅站—五緣灣站)雙線貫通

  2018年5月4日

  啟動軌道鋪設

  2018年6月22日

  接觸網“第一桿”成功安裝

  2018年9月20日

  東孚車輛段第一架信號機

  安裝到位

  2018年10月31日

  嶺兜鋪軌基地正式拉開了

  長鋼軌焊接施工序幕

  2018年11月13日

  全線車站主體封頂

  2018年12月6日

  首列車順利下線

  2018年12月27日

  首列車抵達廈門

  2018年12月31日

  全線洞通

  2019年5月13日

  全線軌通

  2019年6月13日

  全線電通

  2019年6月14日

  全線“熱滑”成功

  2019年9月9日

  實現“三權移交”

  2019年9月19日

  開始“跑圖”

  2019年11月6日

  工程竣工驗收通過

  2019年11月28日

  通過初期運營前安全評估

  2019年12月21日

  開展免費試乘體驗

  2019年12月25日

  全線開通運營


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