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中国隧道进程

下一站,海底!

来源:建筑 作者: 点击率:2626 发布时间:2010年05月15日 字号:T|T

最浅,世界上覆盖层最浅的海底隧道,最薄处18米;最大,行车主洞开挖断面面积世界最大,达170.7 平方米;最罕见,软弱围岩、富水砂层、风化槽群(囊)……不良地质段之复杂世界罕见。

专家认为,我国大陆首条海底隧道——厦门翔安海底隧道的修建必将对推进隧道建设技术的进步,起到里程碑式的作用。
记者带您走进中铁隧道股份厦门翔安海底隧道A1标项目经理部,看隧道劲旅如何攻克风化深槽,完胜台风突袭……为隧道施工领航!听隧道专家解密海底隧道的现在与未来!

经过5年的施工,翔安隧道即将在今年4月通车。作为我国开发海洋地下空间的开山之作,有关专家认为,它的修建必将对推进隧道建设技术的进步,起到里程碑式的作用,我国隧道建设史自此翻开了崭新的篇章。

十年论证,隧道钻海底

翔安海底隧道,是我国大陆第一条海底隧道,完全由我国自主设计、施工。隧道全长约9公里,其中海底隧道5.95公里,总投资约39.5亿元人民币。设计采用三孔隧道方案,两侧为行车主洞各设置3车道,中孔为服务隧道。左、右线隧道各设通风竖井1座,隧道全线共设12处行人横通道和5处行车横通道,翔安西滨侧连接线设收费、服务、管理区。按100年的设计使用年限确保工程的安全性和耐久性。贯通后,厦门岛与翔安区的车程将由1个半小时缩短至8分钟,对于拓展厦门城市空间、迅速拉开厦门海湾型城市建设框架具有重要意义。

翔安隧道的建设能成为现实,与它前期严谨的地质勘探、科学论证是分不开的。翔安隧道从前期论证到动工建设,历时十年之久。

据悉,厦门市修建东通道的动议最早开始于1994年,这一年,厦门市正式把东通道的前期工作列为“九五”和“十五”期间的重点工程。1996年10月,东通道前期工作正式启动。在如何建设厦门东通道这个问题上,各方面曾有过激烈争论。有人提出建设一条跨海大坝,既可通车,又可潮汐发电,但专家从环保生态等角度考虑,否决了这一方案。于是,争论焦点集中到了建桥还是建隧道上。如果建桥,意味着将在厦门的东部海域再造一处景观。但是不少专家认为,尽管隧道存在行车舒适性较差、通车以后运营成本较高等问题,但综合比较起来,建隧道的优越性还是大大优于建桥。

中铁隧道股份翔安隧道项目部总工程师惠建永介绍道:“由于工程地质的复杂性,隧道施工难度更高,投资也比较大,但是隧道占地少,海底隧道能够避免天气与海潮的影响,可以进行全天候的行车,而且还具有不影响海洋生态环境和海洋航运优点,同时具备国防和战备功能。”
在历经多年的数次评审后,不受气候影响、不破坏周边规划的隧道方案最终“胜出”。中国工程院院士、厦门市政府顾问、中铁隧道集团副总工程师王梦恕参与了隧道的论证、设计,他说厦门市政府选择海底隧道是一个科学的对历史负责的决策。  

2005年2月,国家发改委在批复中,最终同意翔安隧道采用钻爆法暗挖隧道的修建方案。2005年4月30日,筹划了10年的厦门东通道——翔安隧道终于正式动工了。

隧道劲旅领航施工

中铁隧道股份总工程师、翔安隧道项目经理、隧道专家孙振川用“深、难、高、多”概括出翔安海底隧道的重、难点:深,海底隧道的竖井,深度达46米,约12 层楼高,且在海底下的埋深32米;难,海底隧道地质条件复杂,工程穿越F1、F4强风化深槽,存在砂土液化、富水、石土混杂、地下涌水涌沙涌泥、小断层节理发育等不良地质现象,岩体强度低、自稳能力差,存在发生渗透破坏的可能;高,为防海水侵蚀,确保百年耐久,砼防水质量要求非常高,环保要求高;多,上受海水威胁、下受地下水影响,施工风险源较多,存在地表下沉、涌水涌沙涌泥、坍塌等施工风险。其中穿越风化深槽是世界性难题。

举目世界,有能力修建海底隧道的国家屈指可数,第一条海底隧道的建设必定是对中国修建隧道的施工技术和施工能力的巨大的考验。中央和厦门市政府对隧道的建设高度关注,多位国家领导人在厦门期间都曾专程来此视察。承担着国家的荣誉和挑战隧道施工的重任,翔安隧道的建设者们不辱使命,在5年多的时间里接连攻克数项世界性难题。
厦门翔安海底隧道A1标项目经理部就是其中一支英勇攻坚的隧道劲旅。
中国中铁隧道股份承担A1标段施工任务, 工程主要包括左线行车隧道、服务隧道以及两隧道之间的横通道等。隧道左线长3160m,服务隧道长3158m,穿越最难施工段风化深槽的长度为隧道四个标段之最。项目部在进场伊始就提出“不争第一,就是落后”的战略口号,誓以质量、进度,彰显专业队伍的领航优势。
 ——科技放在首位
开工之初,中铁隧道就分别组建了由职业经理人为首的项目管理班子,以两院院士为核心的科研团队。并始终把技术放在施工管理的第一位。先后6次邀请中国工程院院士王梦恕、周丰峻、钱七虎、卢耀如,中国科学院院士孙钧、宋振骐张楚汉等业界知名专家把脉会诊,预知施工遇到的各种风险,研讨重、难点技术方案,优化施工组织方案,使隧道施工始终保持国内最高水平。
 

针对海底隧道之难之险,项目部树立科研为先导的施工理念,积极开展科技攻关,广泛将新技术、新材料、新工艺运用到各个环节。根据工程情况,革新了四部 CRD法施工中不能大规模利用机械作业而主要依靠人工作业的传统模式。据了解,改进后的CRD法一二部采用“美国山猫挖MX337挖掘机”开挖,配合皮带输送机利用一二部预留的卸碴口将开挖土方卸至三四部,三四部采用“PC120挖掘机”开挖,然后用交接式卡车运碴至弃碴场。方式的革新使隧道机械利用率提高到85%以上,并创下了在富含水全、强风化花岗岩地段大断面开挖月进尺57m的好成绩;同时为了解决四部CRD法一二部喷浆料难运输的问题,方便了施工,也降低了运输成本。

为解决地下水对隧道开挖的影响,项目部将市政工程中的降水技术运用到隧道施工中来,采取洞内轻型井点降水结合洞外地表大管井降水相结合的方式对地下水进行处理,为隧道快速开挖奠定了基础。工法被厦门市政府工程顾问、中国国家工程院院士王梦恕誉为“海底隧道第一工法”。
抵达46米竖井深处,宛如置身一座宏大的地下迷宫,技术人员告诉记者,由于翔安隧道陆域段地质差,围岩复杂程度远远大于设计,给工程施工带来了很大难度,较计划工期有所落后,几经专家论证,后通过已完成的竖井进行正洞开挖掘进,保证了施工进度。而在竖井施工方面,A1标段竖井穿越砂层地质复杂,地层含水量大,呈流塑状,施工过程中曾出现一次管涌现象,项目部经过多种方案试验后,选定钻孔咬合桩围护防管涌方案,将钻孔咬合桩桩分A序和B序桩,间隔环形交错布列,桩尖嵌入弱风化花岗岩内50cm即止。该工法有效遏制了管涌现象对竖井施工的影响,革新了砂层富水地质竖井开挖的重要辅助工法。

——攻克风化深槽

2007年春节期间,A1标段率先开挖至F1风化深槽。“在隧道进入海底后,最大的施工难点就是海底风化深槽的施工。风化深槽地质为以全强风化花岗岩为主,富含水,且受海水直接补给,一旦发生垮塌、涌泥事故,对整个隧道都将是灭顶之灾,而且国内外都没有类似施工经验。”中铁隧道股份翔安隧道项目部总工程师惠建永介绍道。风化深槽就像一只水缸下半部装满了淤泥沙石,翔安隧道穿越风化深槽的难度之大、风险之大世界罕见。而A1标段是四个标段穿越风化深槽长度最长的标段(穿越总长654m,A1标段穿越386m,占总长的59%)。

惠建永说:“我们在施工过程中,首先全面了解风化深槽的规模,然后通过超前地质预报摸清风化深槽的工程地质和水文地质,再根据预报结果制定相应的通过方案,经过专家会评审通过后组织实施,结果表明,我们的施工方案获得了成功。” A1标项目部率先在行业内组建起地下工程攻克软弱围岩的“特种部队”,并主持召开了翔安隧道海底F1风化深槽打开和施工技术专家研讨会,确立了“先探后挖,预注浆加固,遇水必堵”的整体施工方案。采用全断面超前深孔预注浆技术法施工,引进国外先进钻机等机械辅助施工。该工法在服务隧道风化槽的成功使A1 标段成为海底隧道风化深槽开挖的“先锋队”。业主得知后,组织其他标段技术人员观摩学习,开挖风化深槽举措在全线得到推广。
 

——完胜超强台风

翔案隧道地处沿海,A1标项目为应对台风袭击多次举行台风应急安全演习,并组建全国首支专业的隧道事故救援队。2006年8月10日,特大台风“桑美”挟带暴雨袭来,项目部及时启动应急预案,一百多名建设勇士扛着水管、水泵便冲到隧道进口,用源源不断的方木、沙袋堵住狂涌的雨水,将洪水挡在了隧道之外。台风中,四个标段其中就有三个标段都贯水了,而中铁隧道的工地由于到位的安全防护措施几乎未造成任何损失,在其他标段隧洞紧急排水、重建时,A1标项目部派出安全救援队协助其他标段开展起救援工作。更难能可贵的是,隧道掌子面的施工在抗洪战斗最紧张激烈的时候也没有停工。台风过后,厦门市副市长潘世建赶到现场,由衷说到:中国的最难隧道交给中铁隧道,我们放心。
此后,项目部又成功防守住“碧霞”、“格美”等台风的突袭。

自开工伊始, A1标项目一直践行步步领先的信念,第一家进场、第一家完成前期筹备、第一家进洞施工、第一家开挖至风化深槽,并始终保持进度、质量第一。

2006年10月19日,在由业主监理组织的翔安隧道工程质量大检查中,在四个标段中, A1标荣获第一名,其中喷射混凝土支护、仰拱、止水带、混凝土衬砌的质量评比均得满分。

2007年1月8日,厦门翔安隧道A1标被选为大连修建海底隧道的调研对象。

2007年5月23日,国家交通部督察组抵达厦门翔安隧道对各个标段进行了现场检查和随机抽查, 督察组专家对上、下行隧道中隔墙构造,喷射混凝土、防水板铺设、衬砌结构、竖井与地下连续墙等专项工程的重点检查中,A1标各项指标的合格率均为 100%,在四个标段位列第一。
 

2008年12月4日、2009年3月23日率先将服务隧道、左线隧道开挖至终止里程。

对话建设者:下一站,海底?!

翔安隧道的建设对于我国海底隧道的建设提供了丰富的经验和案例引导,翔安隧道项目经理孙振川介绍到:“一是在项目管理方面,翔安隧道为海底隧道从工程设计运作、到组织实施、到施工运营这一项目管理的方方面面,提供了有益的探索和成功经验;二是在施工技术方面,翔安隧道的建设过程中,成功探索出了海底隧道超前地质预报技术、长距离CRD快速施工技术、海底风化深槽施工技术、海底隧道施工减震爆破技术等一系列海底隧道施工关键技术,这对于其他海底隧道建设有着广泛、重要的借鉴意义;三是应对风险方面,不仅形成了完备的应对海底风化深槽方案和工艺,而且形成了成熟的应对海底隧道风险科学论证和防范体系,这对于高风险海底隧道施工来说无疑是一个对症良方。”
“翔安的建设是否意味着我国的海底隧道施工技术已达到国际水准?”面对记者的提问,建设者们展现出隧道人的自信。据翔安隧道项目部总工程师惠建永介绍,翔安海底隧道在修建过程中,受到国内外同行的广泛关注,日本、挪威、韩国和青岛胶州湾海底隧道等国内外专家曾多次到翔安隧道考察、参观,对翔安隧道取得的成果均给予了高度评价。孙振川说道:“翔安隧道的施工难度和技术含量在世界同类隧道中均属罕见。但是我们在最短建设工期内安全优质高效地完成,可以说,我国的海底隧道施工技术达到国际水准。”“为保证隧道的安全建成,中铁隧道进行了大量的技术研究和成果总结工作,以后,我们还将就海底隧道采用TBM(盾构)等先进施工方法以及不同工法的组合和综合运用方面展开深入研究,不断提高海底隧道施工的技术水平。”

“厦门翔安海底隧道的通车在即,青黄海底隧道即将建成,大连海底隧道、台湾海峡隧道、连接北美洲和亚洲的白令海峡隧道也正在紧锣密鼓的筹备当中,随着隧道修建技术的不断进步和人口、资源、环境的不断紧张,作为地下工程的重要组成部分的海底隧道将会越来越多,前景广阔。” 孙振川描述了海底隧道良好的发展前景。

那么,在未来,海底隧道还有哪些问题需要深入研究解决?

孙振川表示,海底地层中的不良地质会给隧道建设带来很大风险。而且与陆地隧道相比,海底隧道通过深水进行海底地质勘测更困难、造价更高,准确性相对较低,所以遇到未预测到的不良地质情况风险更大。另外,海底隧道一般都很长,掘进距离增加对施工期间的后勤、通风照明等有更高的要求。这些都是需要继续深入研究的问题。

惠建永则表示,海底隧道的投资较大,需要根据实际情况选择合宜的时机修建。同时,我国应该在技术创新、培养技术人才、培养施工队伍及工程造价上一定要舍得投入,这样海底技术才能不断进步,才能领先世界。

有人说,十九世纪是桥的世纪,二十世纪是高层建筑的世纪,二十一世纪是地下空间的世纪。内陆第一条海底隧道的建成,或许已经启动了我国深海交通建设的高速列车,建设者们各就各位,下一站,海底!

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