盾構(gòu)機(jī)輕輕掘開江北出洞口洞壁,武漢長江隧道的東西雙線隧道貫通了
19日,隨著“地老虎”(盾構(gòu)機(jī))輕輕掘開江北出洞口洞壁,武漢長江隧道的西線隧道也貫通了。就在三個月前,這條隧道的東線隧道已先期成功貫通。這標(biāo)志著,歷時三年多的施工,“萬里長江第一隧”雙線隧道正式成功貫通。
50年前,“萬里長江第一橋”——武漢長江大橋建成通車,結(jié)束了中國數(shù)千年來長江天塹“有舟無橋”的歷史。如今,“萬里長江第一隧”的雙線貫通,標(biāo)志著我國隧道建設(shè)攻克了水下施工技術(shù)難題,長江過江交通進(jìn)入了一個歷史新紀(jì)元。
“萬里長江第一隧”是否安全？施工中采用了什么技術(shù)？記者為您解密。
可抵抗300年一遇洪水
據(jù)介紹,武漢長江隧道是首條開工建設(shè)的長江水下隧道工程。隧道全長3609米,按東西雙洞雙向4車道公路隧道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),車速可達(dá)每小時50公里,設(shè)計單向日通行能力為5.2萬輛。單條隧道地下盾構(gòu)施工長度為2540米,北接漢口大智路,南通武昌友誼大道,由東西線分頭從江南武昌向江北漢口推進(jìn)。
武漢長江隧道位于武漢長江大橋和長江二橋之間,其抗震級別為6級,可以抵抗300年一遇的洪水。建成后預(yù)計每天可通車9萬輛,武昌至漢口的車程可縮短至7分鐘左右。屆時,武漢23%以上的過橋車輛改走隧道過江,江上架橋、江面行船、江底通隧的三維立體交通新格局將形成。將大大緩解日益擁堵的武漢城市交通的壓力,并減少過境車輛通過武漢的時間。
12道保險護(hù)“巨龍”
2006年12月28日,隧道成功穿越武漢理工大學(xué)6層高的電教大樓。從隧頂?shù)皆摻ㄖ?僅相距7米。類似的穿越,在從南至北的掘進(jìn)中還依次經(jīng)過武九鐵路、長江防洪堤、魯茲故居等多處建筑的深樁基?！皩欠繉嵤┘庸?挨個打下鋼筋樁,再澆注混凝土?！笔┕し街需F隧道集團(tuán)聯(lián)合體綜合部長楊楠說,惟有這樣,才能將地基沉降控制在安全范圍內(nèi)。
怕“驚動”地基,只是長江隧道施工的風(fēng)險之一。復(fù)雜的地質(zhì)條件、長距離水下施工,給隧道施工帶來的風(fēng)險多達(dá)12種。如,過江段地質(zhì)勘探、盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)失控導(dǎo)致管片無法拼裝、豎井和盾構(gòu)隧道被暴雨淹沒……
為給“第一隧”“保駕護(hù)航”,武漢長江隧道工程參考了國內(nèi)外穿江越海等水底盾構(gòu)施工經(jīng)驗,并邀請諸多知名專家參與評審,編制完成了施工安全風(fēng)險防范及應(yīng)急救援預(yù)案,詳細(xì)對潛在風(fēng)險進(jìn)行評估,并為規(guī)避風(fēng)險出臺等應(yīng)急措施,一共為這條江底巨龍上了12道保險。
計劃年底前建成通車
據(jù)工程負(fù)責(zé)人介紹,長江隧道雙洞雙雙實現(xiàn)安全貫通,說明首條穿江隧道的工程難點已被一一克服。下一步將進(jìn)行隧道的內(nèi)部設(shè)施建設(shè)階段,以及南北兩岸出入口段的建設(shè),預(yù)計今年內(nèi)能完工。隧道計劃在年底前建成通車,屆時將大大緩解三鎮(zhèn)過江交通壓力。
長江隧道是圓形隧道,直徑近12米。路面位于離隧道底部2.3米的地方,單線為雙車道,通車路面寬7米。路面以下的空間分為兩部分,一半作為逃生通道,另一半用于鋪設(shè)電纜、光纜。路面每80米設(shè)有一個逃生井,平時井蓋關(guān)閉,遇有緊急情況時井蓋開啟,疏散人員。
此外,隧道內(nèi)還將進(jìn)行裝修,安裝通風(fēng)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)。東線隧道路面施工已經(jīng)展開,西線隧道路面施工將在一個月內(nèi)展開,今年底前可完工。
但是,長江隧道由盾構(gòu)段和明挖段(隧道江南、江北連接線)組成,僅盾構(gòu)段完工并不能通車。記者了解到,由于種種原因,隧道明挖段年底能否竣工、通車還無定論。目前相關(guān)部門正全力以赴推進(jìn)工程。
“風(fēng)險應(yīng)急預(yù)案”沒用上
4月19日早晨,武漢長江隧道雙線貫通,施工方中鐵隧道聯(lián)合體長江隧道項目部總工程師侯建軍終于松了口氣:“三年多來,我們時刻都緊繃著弦,擔(dān)心隧道出風(fēng)險?，F(xiàn)在來看,施工非常順利?！?
侯建軍拿出厚厚一疊紙,擺在記者面前:“看,施工之前我們針對隧道盾構(gòu)施工中可能出現(xiàn)的風(fēng)險,制定了這么多的應(yīng)急預(yù)案?，F(xiàn)在隧道貫通,這些預(yù)案也可解密了?！?
江底換刀難度系數(shù)最高
施工方曾設(shè)想:長江洪水期間,盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)至江心底部,突然刀具損毀,必須更換刀具。這時,必須派人進(jìn)入盾構(gòu)機(jī)密閉的高壓氣艙,人工更換刀具。據(jù)測算,此時此地高壓氣艙內(nèi)的壓力有0.6兆帕,人呆在里面相當(dāng)于呆在水深60米的地方,一般人根本無法忍受。在國外,有專門的隊伍負(fù)責(zé)為盾構(gòu)機(jī)換刀。
施工方曾挑選多位身體素質(zhì)好的人員,到海軍工程大學(xué)接受潛水專業(yè)培訓(xùn)。在東線盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入江底施工前,還組織了一次“實兵演練”:當(dāng)時高壓氣艙內(nèi)的壓力為0.45兆帕,施工方派接受過專門訓(xùn)練的人員進(jìn)艙檢查盾構(gòu)機(jī)刀具,時間近1個小時。這名工作人員覺得很難受,但由于經(jīng)過了專業(yè)訓(xùn)練,且時間不算太長,壓力較小,出艙后身體正常。
萬幸的是,整個施工過程中刀具雖有磨損,但無須更換。
最嚴(yán)密封設(shè)計防止水淹
施工方設(shè)想的最可怕的風(fēng)險是:長江洪水期間,盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)至江底,隧道突然漏水。
侯建軍介紹,江水涌進(jìn)隧道后,不僅會淹沒盾構(gòu)機(jī)、隧道,更會順著隧道流進(jìn)豎井。洪水期間,長江水位高于豎井,這意味著江水將會通過豎井涌進(jìn)武漢市區(qū)?！坝行┪錆h人很熟悉‘管涌’,實際上這一幕就好比是人工制造的特大管涌。”
隧道漏水的原因主要是盾構(gòu)機(jī)尾部密封失效。為防范這一風(fēng)險,施工方要求盾構(gòu)生產(chǎn)廠家對盾尾做了最嚴(yán)密的密封設(shè)計,密封油脂選用的是日本產(chǎn)國際著名品牌油脂,在各類盾構(gòu)機(jī)油脂中價格最貴。經(jīng)過周密安排,漏水事故沒有發(fā)生。
最耐磨刀具攻克江底障礙
施工方設(shè)想了種種風(fēng)險,但沒有想到——江底居然遇到了炸彈、機(jī)槍子彈、錨船用的“地?！?地錨——編者注),導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)刀具嚴(yán)重受損。
侯建軍說,當(dāng)初對江底地質(zhì)條件勘測得非常細(xì)致,但江底炸彈之類的東西是很難勘測到的。盾構(gòu)機(jī)在江底施工中遇到了這些障礙,刀具受損嚴(yán)重。所幸的是在訂購盾構(gòu)機(jī)時,中鐵隧道公司提出要用最耐磨的刀具。雖然刀具受損,但因其本身耐磨性好,仍能繼續(xù)使用。若不是有“先見之明”,就只能在江底痛苦地?fù)Q刀了。
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世界水底隧道之最
最早的水底隧道
1818年至1843年,英國在倫敦泰晤士河下,修建了一條水底隧道,長458米。這是世界上最早的水底隧道。
最早的海底鐵路隧道
1942年,日本在下關(guān)和門司之間修筑了一條長6.3公里的海底隧道。這是世界上最早的海底鐵路隧道。
管段沉埋最長的海底隧道
1970年,美國加利福尼亞、舊金山海灣地區(qū)的快速交通隧道,水底部分長約5800米,是當(dāng)時管段沉埋最長的海底隧道。
最長的水底隧道
穿越津輕海峽的日本青函隧道,全長58.85公里,這是世界上最長的水底隧道。
運送速度最快的水底隧道
英吉利海峽隧道連通英法,1987年動工,1994年竣工并投入使用。隧道長度約為51公里,乘坐時速300公里的“歐洲之星”列車,穿越隧道只用26分鐘,這是運送速度最快的水底隧道。
水底隧道主要施工方法
沉管法
即將管道直接埋入水底形成通道。造價低、工期短、施工條件好,在運營條件、防水、防災(zāi)等方面明顯優(yōu)越,但在施工過程中對防洪、通航和環(huán)境的影響相對較大。
代表作:美國舊金山灣隧道、荷蘭鹿特丹隧道
盾構(gòu)法
盾構(gòu)法,即使用盾構(gòu)機(jī)在水底掘出一條通道。盾構(gòu)法技術(shù)成熟,對防汛沒有影響,拆遷量較小,施工期短,施工時航運不受影響。
代表作:日本東京灣海底公路隧道
礦山法
即埋置于基巖、用傳統(tǒng)鉆爆法或臂式掘進(jìn)機(jī)開挖隧道,也稱“鉆爆法”。埋深大,工藝簡單、靈活,可根據(jù)施工監(jiān)控量測的信息反饋來驗證或修改設(shè)計和施工工藝,以達(dá)到安全與經(jīng)濟(jì)的目的。
代表作:英吉利海峽隧道、日本青函隧道
