五穿海底成“穿海蛟龙”,中铁十八局凭什么能?
沧海桑田十五载
五穿浩海谱雄篇
从国内第一条、世界最大断面海底隧道
厦门翔安海底隧道“横空出世”
到国内最长海底隧道
青岛胶州湾海底隧道开通运营
从国内第三条海底隧道
厦门海沧海底隧道稳步推进
到国内第一条跨海地铁
青岛地铁1号线顺利贯通
再到世纪工程
港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道的完美收官
中铁十八局集团
铸就了国内海底隧道建设的丰碑
为中国乃至世界海底隧道建设
做出了重要贡献
头顶汪洋,深海挖隧
中铁十八局人凭什么五穿浩海
成为海底隧道施工领域的“佼佼者”
一
厦门翔安海底隧道一战成名
(国内第一条、世界断面最大)
2009年6月13日,随着最后一组爆破的巨响,中国大陆第一条海底隧道——厦门翔安海底隧道右线贯通。
厦门翔安海底隧道具有地质条件复杂、工程经验少、技术难度高、施工风险大、社会影响大等特点。该隧道拥有数项世界罕见难题——世界上覆盖层最浅的海底隧道,最薄处5.7米;行车主洞开挖断面面积达170.7平方米,在世界海底隧道建设史上尚属首例;软弱围岩(俗称烂泥巴)、富水砂层、风化槽群(囊)这些不良地质段规模之大也为世界罕见。
为攻克这些世界级难题,中铁十八局集团建设者们依靠科技创新,加强地质超前预报,使用传统与创新相结合的办法,因地制宜,安全稳步推进隧道建设。项目部采购了当时世界最先进的RPD180C多功能钻机,秉承“有险必探、无险也探、先探后干”的原则,确保建设的每一步都心中有数;创新性地改造了传统CRD施工作业法,在软弱围岩中连续月掘进速度超过60米,最高值达73米,创造了同等地质条件下世界特大断面海底隧道施工进度纪录;采用“地下连续墙井点降水”法,成功穿越630多米的富水砂层;用“全断面帷幕注浆技术”和“注浆小导管技术”,克制了强风化槽的肆虐。
正是依靠自主创新,翔安海底隧道安全性得到了最大程度保障。其抗腐蚀、抗渗水度均为最高等级,能抵抗8级地震,施工工艺达世界顶级水平,工程质量合格率100%,被交通运输部确定成为当时的“全国三大样板工程”之一。
二
青岛胶州湾海底隧道再创佳绩
(大陆第二条、国内最长)
攻克了翔安海底隧道的一道道世界级难题后,信心满怀的中铁十八局集团建设者向中国大陆第二条海底隧道,同时也是国内最长的海底隧道——青岛胶州湾海底隧道发起冲锋。
胶州湾隧道全长7800米,其中跨海域部分4095米。隧道主体隧址处于火山岩及次火山群地带,覆盖层较薄,断裂带密集,环境及地质条件异常复杂,是一项集技术、风险、安全为一体的高难度系统工程。
在建设过程中,中铁十八局集团建设者注重科技创新与新技术应用,他们首次运用新型防排水技术、工艺和材料,建成可维护防排水系统,提高隧道防排水系统性能和后期维护的便利性;采用机械手施作高性能喷射混凝土,大型液压台车施作耐久性模筑混凝土,创造性地将全液压多臂钻机应用于远距离地质探孔及超前注浆钻孔,实现了国内最先进的大型机械化配套作业下的安全、快速施工;首次建立了初期支护、二次衬砌结构、防排水系统以及耐久性防护监测的全面耐久性系统;成功探索、总结出在海底、超薄覆盖层、穿越破碎带和建筑群、主线与匝道形成的小间距等多种不利条件共同作用下的超大断面预加固、开挖支护一整套工法,确保了大断面施工的安全顺利推进。
青岛胶州湾海底隧道于2010年4月28日实现全线贯通,标志着青岛彻底告别青黄不接时代。该项目还先后荣获了中国建筑领域最高荣誉——鲁班奖和詹天佑奖。
三
厦门海沧海底隧道三建其功
(国内第三条、福建省最长)
如果说厦门翔安海底隧道对中铁十八局建设者来说是一场“破冰之旅”,那厦门第二条海底隧道——海沧海底隧道就是突破自我的又一力作。
厦门海沧海底隧道和翔安隧道一样,也是三孔隧道,分为左线隧道、右线隧道和中间的服务隧道。狭小通道物流运输频繁,通风排烟、多作业面协同作业不能同时开展、隧道上方建筑密集,地下管线多……这些都是令参建者最头疼的事情。
为减少对居民的影响,明挖段施工中尽量避免大爆破作业,在迫不得已情况下采用控制爆破或静态爆破,为的就是减少震动和噪音,减少对周边居民的影响。为增大作业面,建设者在服务隧道进入主洞后,增开了“八个”作业面。
海域段存在四处风化深槽,地质松软而且裂隙大。这几处风化槽总长230米,其中2处侵入隧道内,2处位于隧道拱顶,地质条件差,施工风险大。参建者集中技术攻关和现场试验,提出一种适用于多种地层的注浆方式——“全孔一次快速注浆”,实现了“钻注分离、全孔一次、精准注浆”的效果,同时使注浆工效大幅度提升。针对隧道建成后可能会出现的地表变形,他们在加强初期支护控制开挖变形的基础上,及时施作锁脚锚杆,及早封闭初期支护,全速穿越高架桥等重难点施工段。
经过三年施工,中铁十八局集团建设者成功完成超浅埋服务隧道下穿长岸路段、C匝道上软下硬,下穿悦华酒店别墅区、游泳池等高风险、施工困难地段,同时收获了多项科技成果。现在,这条地下“长虹”正在不断地向前方延伸。
四
青岛地铁一号线四海扬名
(首条跨海地铁、国内最深)
青岛地铁1号线海底隧道是国内首条地铁海底隧道,是在建地铁海底隧道中最长的——全长8.1公里,同时也是最深的海底隧道。隧道海底区间线路纵坡呈“V”字形,最深处距离海平面约88米,隧道上方每平方厘米至少承受8.8公斤水压。
青岛地铁1号线海底隧道工程地质复杂,整条海底隧道需要穿越18条断层破碎带,而中铁十八局参建的管段就要穿越其中11条。破碎带和海水直接连通,施工中极易发生坍塌、渗漏、突水,安全风险等级为Ⅰ级。为了控制风险,参建员工组合了世界上最先进的地质探测和预报手段,通过系统性的对比和分析,消除漏判和误判,实现风险的精准预判和辨识,在此基础上对风险点采取针对性的预处理措施,从而使风险得到超前防控。同时,他们还采用一整套硬岩海底隧道信息化快速注浆加固堵水技术,超前处理不良地质体。
除了注重在施工过程中的各项安全措施外,参建者还采用了世界最先进的成套隧道施工机械装备,机械化利用率达到90%以上,实现全程移动信号跟进覆盖、全作业面视频监控和智能化网络化管理,形成了机械化、智能化、网络化的高效流水作业生产线,大大降低了劳动强度,最大限度减少了人工使用。海底隧道施工引入了瑞典阿特拉斯三臂液压凿岩台车、混凝土湿喷机械手、矿岩多功能地质钻机、全液压自行式仰拱栈桥、整体式衬砌模板台车等国内外先进机械设备,机械化施工水平达到了国内领先。
该条隧道已于2018年11月6日贯通,预计于2020年实现通车。
五
港珠澳大桥拱北隧道屡获殊荣
(世界最大断面公路隧道)
255米,这是一段普通人步行一两分钟就能走完的距离,而当把这段路程放在珠海拱北口岸的地下隧道工程中时,带来的是世界性难题。这就是被称为世界最复杂、施工难度最大的公路隧道——港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道。
作为世纪工程——港珠澳大桥在内地的唯一“登陆点”,中铁十八局集团承建的珠海连接线项目是连接港珠澳大桥海中桥隧主体的关键工程。拱北隧道全长2741米,由海底隧道和城市地下隧道组成。
受海陆地质条件和地面建筑物的影响,在隧道东段,中铁十八局一公司建设者采用先在拱北湾海域上人工筑岛,然后再做明挖施工。经过拱北口岸时,建设者采取“管幕冻结暗挖法”施工,为了达到施工基础条件,建设者利用36根直径1.62米具有冷冻功能的特殊钢管形成环形支护体系,同时把隧道冷冻成一个厚2米-2.6米、长255米的大冰筒。隧道的天然软弱土体被人为地变成冻土,隔绝了地下水与工程的联系,隧道便可以在无水条件下开挖。为了保持温度恒定,这个巨大的圆柱形“冰箱”每天耗电约10万度。由于地下情况复杂,顶管顶进施工用了2年之久。这使其成为当今世界上第一个使用曲线管幕加水平冻结施工工法建造的世界最大断面公路隧道。
2016年12月,世界最长超大断面曲线管幕隧道——拱北隧道顺利实现贯通,为港珠澳大桥全线通车奠定了坚实的基础。“曲线管幕+冻结法”施工法成功实施,为全世界同类别隧道施工积累了宝贵经验。
2018年12月,“长距离曲线顶管及管幕施工工艺”发明专利荣获国家专利银奖,这是中国铁建、也是中铁十八局集团首次获得该奖项。
平步跨高山
谈笑穿海洋
经过多年的日锻月炼
昔日的“穿山猛虎”
已然淬炼了新的技能——“穿江越海”
完成了一个个看似
不可能完成的工程
历史把重担交给我们
我们把大海“扛在肩上”
这是中铁十八局海底隧道建设者
掷地有声的承诺
文、编辑:王强强、秦瑜
图:王会堂、王强强等
责任编辑:曾凡泓
审核:伍振、王会堂、王飞辉、彭琦、黄楷
来源:一公司
主办:中铁十八局集团党委宣传部(企业文化部)
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