江面之上,潮来潮往,周而复始的潮汐更迭倾倒了众多游人看客;江面之下,隧道并行,来往居民实现4分钟快捷过江不再是梦想……7月30日,钱塘江底最大直径市政工程盾构隧道钱塘过江隧道通车,这项杭州亚运会配套工程正式投入使用。
通车现场(刘福昌 摄)
作为全线招标最晚、施工难度最大的工程项目,钱塘过江隧道最早具备通车条件,向杭州市民交上“优秀答卷”。为了这一刻的到来,中铁十四局建设者驾驶着2台“钢铁巨龙”在钱塘江下埋头潜行,用心血和智慧实现了隧道的高效掘进,让中铁十四局大盾构品牌再次闪耀“亚运之城”。
“步步为营”下的“量身定制”
在项目党支部书记兼常务副经理胡浩的办公桌上,一张倒排工期的节点计划表被划上了密密麻麻的标记。这是他们自开工之日起就制定的“作战部署图”,也是一张经专家评审被认定为无法完成的“作战图”。
钱塘过江隧道全长4616米,其中盾构段3210米、下沙段长812米、大江东段长440米,计划工期38个月。工程具有盾构浅覆土小近距始发接收、盾构全断面黏土地层掘进等施工难点,需攻克20余项风险源。
工欲善其事,必先利其器。在盾构机适配性设计和改造上,项目团队依托丰富的盾构施工经验,广泛调研杭州类似项目建设案例,充分分析隧道穿越地质情况,“量身定制”了两台15.06米的超大直径盾构机。
“刀盘是盾构机的‘牙齿’,想要掘进得又快又好,一副好的牙口必不可少。”胡浩说,为应对长距离全断面黏土地层掘进施工刀盘容易结泥饼现象,他们对盾构机进行了增大刀盘开口率、增加冲刷泵和冲刷管布置等一系列设计,加强对刀盘中心和吸口冲刷,并综合考虑杭州地质情况,将盾构机吸口格栅设计为便拆装式。
“钱塘先锋号”盾构机始发现场(李桂香 摄)
“格栅设计常被用于破石,便拆装式的格栅设计在盾构穿越始发加固区后,即可进行拆除,能有效减少滞排、增加掘进效率。而针对掘进中的孤石,我们就在吸口安装专用切割工具。”项目工程部部长张恒旭说。
施工过程中,项目团队还开发应用了内部结构全面同步施工工法,通过抬高盾构机双侧管道位置,满足同步施工边箱涵、防撞墙的空间条件,在隧道掘进的同时,采用特制台车同步安装牛腿和烟道板。
“隧道内部全面同步施工工法的应用,大大节约了施工工期,使隧道在贯通、盾构拆解1个月内完成了全部内部结构施工,为按期通车创造了有利条件。”张恒旭说。
“潮汐更迭”下的“精准控制”
钱塘过江隧道是连接杭州下沙和大江东的重要过江通道,隧道穿越钱塘江第二大观潮区,最大埋深水下45米。
“钱塘江大潮天下闻名,每日的潮汐变化让隧道的水土压力变化频繁且波动剧烈。同时,潮汐变化带动着江底泥沙的流动。”胡浩说,“随着江面水位变化,盾构机面临的水土压力也不同,假如没有及时进行调整,稍有不慎就会造成涌水、击穿、坍塌等。”
2020年10月28月,“钱塘先锋号”盾构机率先始发。而此时,另一项工作已悄然进行了近4个月。
“制定始发方案之初,我们就开始每天对江面水位进行测量,对水面高度、目视情况进行记录,形成监测日报。”项目测量主管张思阔说。
不仅如此,建设团队还查阅历史资料,掌握近年来隧道线路上方的水位变化,并通过钱塘江两侧安装的高清摄像头,实时观测江面的异常情况,每月乘船到江面巡视,观察泥水变化。
操作人员正在调整盾构掘进参数(李珍 摄)
“通过前期计算数据,结合实际情况,我们在盾构机掘进入江后,在潮汐变化期间及时精准调整参数,使掌子面始终保持平衡状态,让隧道稳定掘进。”“钱塘先锋号”盾构机机长王兴说。
2021年9月10日,“钱塘先锋号”顺利驶出钱塘大堤,1个月后,“钱塘吉祥号”也顺利穿过。历时6个月,建设者们驾驶着“双龙”潜江,完成了与钱江浪潮的“斗智斗勇”。
“创新加持”下的“高效掘进”
2022年新年前夕,钱塘过江隧道左右线盾构机先后出洞,实现了顺利贯通。掘进期间,项目实现了15米级盾构双线最高日进尺16环/32米,最高月进尺达到390米。
隧道贯通现场(刘福昌 摄)
高效掘进的背后,是项目建设团队的创新追求。每一个环节,他们都充分考虑、充分设计。
钱塘过江隧道两条线路始发、接收覆土均小于8米,且线路最小间距仅6米,盾构区间82%为全断面黏土地层,地层为稳定性差的粉砂、粉土,5微米以下黏性颗粒占70%以上,难以筛分。
为此,建设团队转变思维,在盾构端头加固中首次使用双轮搅工法,一次成型,不仅增强了固体强度,还极大节约了施工时间。两台盾构机顺利完成4次“零”压始发、干接收,开创了杭州富水砂层、粉土地层盾构干接收先例。
“浆液处理也是盾构高效掘进的重中之重。”王兴说,钱塘过江隧道两个超15米的开挖断面,每前进1米就会产生180方的渣土,产生废浆超500方。
建设团队对泥水处理设备进行升级改造,取消常用的一级旋流装置,增大二级旋流器,有效提高细颗粒泥浆分离效率,减少了近一半的废浆量,且大大缩短了新浆液调制时间。
项目建设团队还借鉴污水处理厂清淤经验,把泥浆处理过程中产生的渣土和废浆,通过管道输送到38公里外的指定位置,并成立科研小组,进行反复的科学试验对泥浆进行固化,使泥浆转变为颗粒状逐步沉积。
“施工过程中,我们通过此法先后处理了高达600万方的废浆和120万方的渣土,使隧道掘进摆脱了渣土外运的影响,也大大节约了处理成本。”王兴说。
咬定青山不放松,一张蓝图绘到底。中铁十四局建设者用拼搏成就梦想,按时为两岸市民快捷出行送上新的选择,也为盾构隧道高效施工创造了可复制借鉴的成套技术。
【编辑:敏业】
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