□楚天都市报极目新闻记者 李晓琴 摄影:楚天都市报极目新闻记者 宋枕涛 通讯员 闫锋
岁末年初,国内穿越长江距离最长的地铁隧道——武汉地铁12号线科普公园站至丹水池站区间(简称丹科区间),在长江江底数十米深处的施工现场,一派繁忙景象。
越长江最深处的大盾构 “江城卓越号”,已由“下坡顶进”变为“昂首推进”,快速调整姿态后加速掘进,截至16日,已掘进1008环、2016米,掘进任务顺利过半。
穿越江面宽度约2160米、开挖直径12.55米、最大埋深45.5米,在这些世界级指标之下,“巨龙”如何精准且安全地“潜游”江底?近日,极目新闻记者深入现场一探究竟。
从“下坡顶进”到“昂首推进”
“最艰难的阶段已经过去了”
武汉地铁12号线丹科区间位于二七长江大桥下游,是一条单洞双线隧道。隧道全长约4012米,越江宽度约2160米,最大埋深45.5米,是国内穿越长江的最长地铁隧道。
正在江底24小时掘进的“江城卓越号”盾构机,全长121米,总重2963吨,盾构机开挖直径12.55米,相当于4层楼高。隧道的横断面面积约124平方米,相当于一套3室2厅。
1月16日,记者在项目智慧管理中心看到,大屏幕上实时显示着盾构机掘进的各项参数以及现场画面。
“2022年8月12日始发,预计需长途跋涉700多个日夜,才能贯通区间。目前已完成1008环,也就是2016米,掘进任务过半了。”施工方中铁十四局该项目盾构副经理孙锦涛介绍,隧道纵向呈“V”形,去年11月28日掘进至最低点后,盾构由“下坡顶进”变为“昂首推进”。
虽然后面还有多个挑战,但在孙锦涛看来,“最艰难的阶段已经过去了”,他回忆说,正是一年前的此时,他们开始穿越长江,最难“啃”的骨头便是长达400米的全断面泥岩层。
泥岩既不是泥又不是岩,接触空气后会迅速开裂、崩解,遇水则软化成泥。当盾构机掘进到泥岩段地层时,稍有不注意,就容易出现刀盘结泥饼的情况,加快刀具磨损。
为此,项目团队对刀盘进行了精心设计——设置滚刀、刮刀、撕裂刀等各种刀具206把,在刀盘系统中增设冲刷设施,防止刀盘结泥饼固结。同时,采用刀具旋转监测系统,精准发现刀具磨损、刀具不转或温度异常情况,提醒及时更换刀具。截至目前,已更换500多把刀具。
据悉,盾构到达最低点前,平均每天掘进6米,慢的时候仅有4米。进入“昂首推进”后,地质岩层情况好转,每天的掘进速度已快速提升至10米。
“00”后盾构机长挑大梁
让巨龙精准潜游江底
1月16日,极目新闻记者跟随工作人员从位于园林路的始发井下到隧道底部,眼前,已然成型的隧洞宛如长龙,管壁平顺,一眼望不到头。
坐上接送工友的摆渡车前往盾构段,一路上路面平稳整洁,在二衬浇筑施工现场及盾构掘进段,所有物料分区摆放齐整。体感温度也逐步由寒冷的冬天进入温暖的春天。
约5分钟后,记者抵达“江城卓越号”盾构机施工现场。此时,温度计显示,盾构机内29摄氏度。盾构机内宽敞明亮,不仅有大型风扇持续送风,还有大型空调系统冷却降温。在驾驶室,盾构机长时刻关注着液晶显示屏上的参数变化,动态调整掘进参数。
据介绍,丹科区间地质条件复杂,水压大,具有“长、难、深、险”等施工特点。有的地层“上软下硬”,有的“上硬下软”,还有的一个断面能出现5种不同风化程度的泥岩,要一次性掘进4012米,如何精准到达对岸?
“江城卓越号”盾构机上的设备十分精密,每个监测数据以毫米等最小单位为刻度,通过地层土体压力和盾体姿态,判断应该赋予盾构机纵向和环向的推力和扭矩,保证盾构匀速掘进前行。同时,还采用微扰动精准穿越技术,让盾构通过堤防、建(构)筑物时,精准控制开挖地层沉降,保障盾构机穿越大堤、楼房、地下管线等特殊施工环境时,地表沉降符合控制要求。
“我们的盾构机不仅大,还很强。”00后盾构机长朱博闻告诉记者,自己从区间盾构第一环开始就跟着师傅学习,经过一年多严格的考核,已成长为独当一面的操作手。“掌握重要参数,调整盾构姿态,知晓岩层信息,把握盾构机工况,已是信手拈来。”
据介绍,盾构姿态检测、盾构圆心偏差自检和盾构管片变形分析等组成的系统,犹如一个精确的导航,为盾构机长提供更加精确的监测数据,让隧道内的轴线与设计轴线偏差小于50毫米。
全程需穿越2160米江面
多道防线确保滴水不漏
据了解,该区间地铁隧道全程需穿越2160米的江面,最低点相当于水下71.4米,盾构机底部最大压力达到7.2巴,相当于人的手指甲盖面积上承受约7公斤的压力。
头顶一江水,在这样的深度和压力下,牢固的结构防水和精确的隧道管片拼装,起到决定性作用。
中铁十四局项目党支部书记闫锋介绍,盾构每推进2米多后便会停下来,由管片拼装手手持遥控器,利用真空吸盘机械手将一块块管片吸起,送到盾构最前方进行拼装,成为隧道永久结构,管片与土层之间的空隙,同步用水泥砂浆填实,防止周围的地层变形沉降。“盾构的精准掘进,为管片高质量拼装提供了扎实的基础。”
同时,项目部在管片制作精度、止水条粘贴精度、管片拼装精度上下足功夫,多道防线确保了该区间头顶一江水,却可滴水不漏。
据悉,丹科区间不仅是国内穿越长江距离最长的地铁隧道,而且位于江岸区的区间风井是武汉在建最深基坑,基坑深达48.7米。基坑临近长江,为一级阶地,高水位高透水,变形控制难度大。届时盾构机要穿越风井,偏差需精准控制在25毫米以内。
闫锋表示,为保证隧道顺利掘进,项目团队精心组织,不断完善施工方案,对现场进行标准化管理。并多次组织召开分析会,总结分析掘进参数,精准控制各道施工环节,全面提升成型隧道质量,最终实现了隧道零渗漏、零错台、零超限、零沉降、零污染、零破损的“六零”目标,为打造武汉地铁精品工程再立新功。
据介绍,12号线是武汉首条地铁环线,全长59.9公里,设站37座,线路两次穿越长江,一次穿越汉江。该线建成通车后,将有效缓解中心城区客流压力,实现“三镇同环”,对加快城市重点发展、完善城市综合交通体系具有重要意义。