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攻坚世界最长海底高铁隧道

2024-02-05 13:07:02来源:中华建筑报网作者:吕 锐责任编辑:xmt01

攻坚世界最长海底高铁隧道

“定海号”盾构机拥有多项核心技术,重量相当于3000辆小汽车

  腾龙定海,盾起金塘。日前,由中铁十一局和铁建重工联合打造的超大直径盾构机“定海号”在湖南长沙顺利下线,并将投用于世界最长、直径最大的海底高铁隧道——甬舟铁路金塘海底隧道建设。

  “定海号”荣耀下线

  伴随着喜庆的舞龙表演,一块巨大的红绸缓缓垂落,巨型盾构机“定海号”霸气下线,惊艳亮相——这台盾构机堪称庞然大物:刀盘开挖直径达到14.57米,相当于5层楼高。刀盘上,喷绘着鲜艳“东海龙王”形象。据中铁十一局城轨公司相关负责人介绍,古有定海神龙,今有穿海铁龙。此次“定海号”的命名与工程所在地——舟山市定海区的名称异曲同工。而刀盘涂装中的“东海龙王”形象,在传统文化中具有“镇海”寓意,表达了建设者攻坚海底高铁隧道,挑战世界级工程难题的强大决心。

  据悉,“定海号”盾构机的组装调试工作自2023年10月开始,历时86天完成,其总重量达4350吨,是普通盾构机重量的8倍,相当于3000辆小汽车的重量。

  “定海号”整机由十余万个零部件组成。这样的“巨无霸”超大直径盾构机拆解、装机、运输也是一项大工程。盾构机下线后,将拆解成159个部分通过水运+陆运联合运输,运送至1000多公里之外的施工现场。其中盾构机单个部件重量超过70吨采用江海联运,用重型液压板、重型平板车装运至湘江的铁牛埠码头上船,采用700吨甲板驳船分批次装载,由湘江进入长江,运输至张家港重机码头,在张家港重机码头吊装至海洋船舶,然后运输到浙江舟山码头下船,再用重型液压板转运至卸货现场。整个水陆联运需投入3艘甲板驳船,21辆运输车协同作业,剩余138个70吨以内部件采用全程陆运,经过130车次运输至甬舟铁路项目工地。

  盾构机各部件分批次进入施工现场后,需一台400吨、一台800吨履带吊协同吊装,进行盾构机组装作业,将这个庞然大物完美“复原”需要80余人共同协作,一起奋战大约90个日夜才能完成。

  挑战五项世界之最

  甬舟铁路金塘海底隧道全长16.18千米,其中盾构段长度11.21千米,中铁十一局承建金塘侧6.27千米的盾构隧道,采用2台直径14.57米盾构机相向掘进,并在海底完成对接和洞内拆解。金塘海底隧道是全线控制性工程,是世界长度最长、直径最大、地质最复杂、施工难度最大的海底高铁隧道,比港珠澳大桥越海隧道长近10公里。盾构隧道掘进将攻克复杂海域环境下长距离、高水压盾构掘进等八大技术难点、创下五项世界之最:世界上建设长度最长、直径最大海底高铁隧道、世界上最大直径的海中对接工程、世界上最大直径的海底洞内原位拆解工程、世界上地质条件最复杂多变的海底高铁隧道、世界上建设难度最大的海底高铁隧道。

  中铁十一局相关负责人介绍,金塘海底隧道总的来说具有“高强度、高水压、高精度、高风险”,以及“岩土差异大、开挖直径大、对接难度大”,“不良地质复杂、水下地貌复杂”等“四高”“三大”“两复杂”的特点。其作业难度具体表现在海中段位于岩土复合地层,国内尚无超大直径泥水平衡盾构施工经验,其中金塘盾构隧道最大埋深 (海平面以下)达到85米,承受的海水压力高,复合地层高水压长距离掘进难度大。强度极高的破岩好比“钻石层”,粘粉粒含量高的地层好比“年糕团”,软硬不均的地层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,大大增加了大直径、长距离、高水压更换刀具的风险和施工难度。

  首次采用两台盾构机相向掘进,中途对接贯通的模式建设,金塘侧盾构机掘进长度约6270米,盾构长距离相向掘进对接后在洞内完成盾构机拆解的施工方式,对接精度要求更高,技术更复杂,拆机与运输困难,工程面临着世界从未有过的施工困难。

  六大核心技术加持

  2023年6月初,以卢春房院士为组长,聂建国、缪昌文、张喜刚、龚晓南等五位中国工程院院士,以及各方专家组成的行业顶尖专业团队莅临甬舟铁路项目现场调研,为“一桥一隧”问诊把脉。与会专家就隧道施工、盾构机建造中的系列难题提出了建设性的意见和建议。2023年11月,国家数字建造技术创新中心大盾构隧道智能建造实验室在中铁十一局落户揭牌,重点开展复杂地质大盾构隧道全过程、全流程、全场景智能建造技术体系研究,前期在盾构机选型、建造和技术攻关方面提供了专业技术支撑。

  为应对“世界级”工程难题,“定海号”盾构机在研发中创新应用了隧道智能及绿色建造新技术,率先引入盾构机集成超前地质预报、饱和带压换刀、盾尾同步双液浆、盾体双层壳体、管片浮动监测和壁后注浆扫描等“六大核心”技术。同时,针对大盾构在软硬不均和长距离、大埋深、高水头地层中的掘进难题,建设者还将从盾构泥浆参数、盾构机姿态等方面入手,强化过程控制,旨在安全、绿色、高质高效推动工程建设。

  近年来,中铁十一局充分发挥盾构施工核心竞争力,以“拳头”产品积极推动产业链向上下游延伸,先后建成投产了武汉、舟山等多家大型管片生产中心,成立了华中地区最大的盾构施工服务“4S店”,系统掌握了智慧盾构管控、复杂条件下盾构超近距下穿既有线、极限狭小空间大直径盾构快速解体技术等30余项关键核心技术。现拥有直径涵盖2-15米等品类齐全的盾构机50余台,盾构掘进里程超700公里,与此同时,以“聚焦大盾构,行业争一流”为目标,公司与国家数字建造技术创新中心联合共建大盾构隧道智能建造实验室,全力推动大盾构智能建造关键技术、装备研发应用,为建筑业数字化转型与高质量发展提供了全新动能。(吕 锐)