盾構(gòu)機(jī)輕輕掘開(kāi)江北出洞口洞壁,武漢長(zhǎng)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(kāi)江北出洞口洞壁,武漢長(zhǎng)江隧道的西線隧道也貫通了。就在三個(gè)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(shí)三年多的施工,“萬(wàn)里長(zhǎng)江第一隧”雙線隧道正式成功貫通。
50年前,“萬(wàn)里長(zhǎng)江第一橋”——武漢長(zhǎng)江大橋建成通車(chē),結(jié)束了中國(guó)數(shù)千年來(lái)長(zhǎng)江天塹“有舟無(wú)橋”的歷史。如今,“萬(wàn)里長(zhǎng)江第一隧”的雙線貫通,標(biāo)志著我國(guó)隧道建設(shè)攻克了水下施工技術(shù)難題,長(zhǎng)江過(guò)江交通進(jìn)入了一個(gè)歷史新紀(jì)元。
“萬(wàn)里長(zhǎng)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(zhǎng)江隧道是首條開(kāi)工建設(shè)的長(zhǎng)江水下隧道工程。隧道全長(zhǎng)3609米,按東西雙洞雙向4車(chē)道公路隧道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),車(chē)速可達(dá)每小時(shí)50公里,設(shè)計(jì)單向日通行能力為5.2萬(wàn)輛。單條隧道地下盾構(gòu)施工長(zhǎng)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(zhǎng)江隧道位于武漢長(zhǎng)江大橋和長(zhǎng)江二橋之間,其抗震級(jí)別為6級(jí),可以抵抗300年一遇的洪水。建成后預(yù)計(jì)每天可通車(chē)9萬(wàn)輛,武昌至漢口的車(chē)程可縮短至7分鐘左右。屆時(shí),武漢23%以上的過(guò)橋車(chē)輛改走隧道過(guò)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(guò)境車(chē)輛通過(guò)武漢的時(shí)間。
12道保險(xiǎn)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(lèi)似的穿越,在從南至北的掘進(jìn)中還依次經(jīng)過(guò)武九鐵路、長(zhǎng)江防洪堤、魯茲故居等多處建筑的深樁基。“對(duì)樓房實(shí)施加固,挨個(gè)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(zhǎng)楊楠說(shuō),惟有這樣,才能將地基沉降控制在安全范圍內(nèi)。
怕“驚動(dòng)”地基,只是長(zhǎng)江隧道施工的風(fēng)險(xiǎn)之一。復(fù)雜的地質(zhì)條件、長(zhǎng)距離水下施工,給隧道施工帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)多達(dá)12種。如,過(guò)江段地質(zhì)勘探、盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)失控導(dǎo)致管片無(wú)法拼裝、豎井和盾構(gòu)隧道被暴雨淹沒(méi)……
為給“第一隧”“保駕護(hù)航”,武漢長(zhǎng)江隧道工程參考了國(guó)內(nèi)外穿江越海等水底盾構(gòu)施工經(jīng)驗(yàn),并邀請(qǐng)諸多知名專(zhuān)家參與評(píng)審,編制完成了施工安全風(fēng)險(xiǎn)防范及應(yīng)急救援預(yù)案,詳細(xì)對(duì)潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估,并為規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)出臺(tái)等應(yīng)急措施,一共為這條江底巨龍上了12道保險(xiǎn)。
計(jì)劃年底前建成通車(chē)
據(jù)工程負(fù)責(zé)人介紹,長(zhǎng)江隧道雙洞雙雙實(shí)現(xiàn)安全貫通,說(shuō)明首條穿江隧道的工程難點(diǎn)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(jì)今年內(nèi)能完工。隧道計(jì)劃在年底前建成通車(chē),屆時(shí)將大大緩解三鎮(zhèn)過(guò)江交通壓力。
長(zhǎng)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(chē)道,通車(chē)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(gè)逃生井,平時(shí)井蓋關(guān)閉,遇有緊急情況時(shí)井蓋開(kāi)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(kāi),西線隧道路面施工將在一個(gè)月內(nèi)展開(kāi),今年底前可完工。
但是,長(zhǎng)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(chē)。記者了解到,由于種種原因,隧道明挖段年底能否竣工、通車(chē)還無(wú)定論。目前相關(guān)部門(mén)正全力以赴推進(jìn)工程。
“風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急預(yù)案”沒(méi)用上
4月19日早晨,武漢長(zhǎng)江隧道雙線貫通,施工方中鐵隧道聯(lián)合體長(zhǎng)江隧道項(xiàng)目部總工程師侯建軍終于松了口氣:“三年多來(lái),我們時(shí)刻都緊繃著弦,擔(dān)心隧道出風(fēng)險(xiǎn)。現(xiàn)在來(lái)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(duì)隧道盾構(gòu)施工中可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn),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(zhǎng)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(shí),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(cè)算,此時(shí)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(wú)法忍受。在國(guó)外,有專(zhuān)門(mén)的隊(duì)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(zhuān)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(shí)兵演練”:當(dāng)時(shí)高壓氣艙內(nèi)的壓力為0.45兆帕,施工方派接受過(guò)專(zhuān)門(mén)訓(xùn)練的人員進(jìn)艙檢查盾構(gòu)機(jī)刀具,時(shí)間近1個(gè)小時(shí)。這名工作人員覺(jué)得很難受,但由于經(jīng)過(guò)了專(zhuān)業(yè)訓(xùn)練,且時(shí)間不算太長(zhǎng),壓力較小,出艙后身體正常。
萬(wàn)幸的是,整個(gè)施工過(guò)程中刀具雖有磨損,但無(wú)須更換。
最嚴(yán)密封設(shè)計(jì)防止水淹
施工方設(shè)想的最可怕的風(fēng)險(xiǎn)是:長(zhǎng)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(huì)淹沒(méi)盾構(gòu)機(jī)、隧道,更會(huì)順著隧道流進(jìn)豎井。洪水期間,長(zhǎng)江水位高于豎井,這意味著江水將會(huì)通過(guò)豎井涌進(jìn)武漢市區(qū)。“有些武漢人很熟悉‘管涌’,實(shí)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(xiǎn),施工方要求盾構(gòu)生產(chǎn)廠家對(duì)盾尾做了最嚴(yán)密的密封設(shè)計(jì),密封油脂選用的是日本產(chǎn)國(guó)際著名品牌油脂,在各類(lèi)盾構(gòu)機(jī)油脂中價(jià)格最貴。經(jīng)過(guò)周密安排,漏水事故沒(méi)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(xiǎn),但沒(méi)有想到——江底居然遇到了炸彈、機(jī)槍子彈、錨船用的“地牛”(地錨——編者注),導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)刀具嚴(yán)重受損。
侯建軍說(shuō),當(dāng)初對(duì)江底地質(zhì)條件勘測(cè)得非常細(xì)致,但江底炸彈之類(lèi)的東西是很難勘測(cè)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(gòu)盾構(gòu)機(jī)時(shí),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(jiàn)之明”,就只能在江底痛苦地?fù)Q刀了。
鏈接
世界水底隧道之最
最早的水底隧道
1818年至1843年,英國(guó)在倫敦泰晤士河下,修建了一條水底隧道,長(zhǎng)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(mén)司之間修筑了一條長(zhǎng)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(zhǎng)的海底隧道
1970年,美國(guó)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(zhǎng)約5800米,是當(dāng)時(shí)管段沉埋最長(zhǎng)的海底隧道。
最長(zhǎng)的水底隧道
穿越津輕海峽的日本青函隧道,全長(zhǎng)58.85公里,這是世界上最長(zhǎng)的水底隧道。
運(yùn)送速度最快的水底隧道
英吉利海峽隧道連通英法,1987年動(dòng)工,1994年竣工并投入使用。隧道長(zhǎng)度約為51公里,乘坐時(shí)速300公里的“歐洲之星”列車(chē),穿越隧道只用26分鐘,這是運(yùn)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(jià)低、工期短、施工條件好,在運(yùn)營(yíng)條件、防水、防災(zāi)等方面明顯優(yōu)越,但在施工過(guò)程中對(duì)防洪、通航和環(huán)境的影響相對(duì)較大。
代表作:美國(guó)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(duì)防汛沒(méi)有影響,拆遷量較小,施工期短,施工時(shí)航運(yùn)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(kāi)挖隧道,也稱(chēng)“鉆爆法”。埋深大,工藝簡(jiǎn)單、靈活,可根據(jù)施工監(jiān)控量測(cè)的信息反饋來(lái)驗(yàn)證或修改設(shè)計(jì)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
