20日清晨6时许,从武昌积玉桥出发的“越江一号”盾构机,抵达江北风井预定位置。交通专家胡润洲称,这是万里长江上贯通的首条地铁隧道。
武汉过江地铁隧道位于武昌积玉桥站和汉口江汉路站之间,全长3096米;越江段位于江南江北两座风井之间,间距1630米。
全部工程才完成一半
20日,中铁隧道武汉地铁2号线越江隧道项目部土木总工程师徐延召确认地铁隧道贯通时,没有露出惊喜的表情。5年前,他作为一名普通工程师,参与了万里长江第一隧的建设。
徐延召介绍,两条隧道总长超过6公里,目前已掘进了4000多米。另外,两条隧道之间还要建5个联络通道。首条越江隧道贯通,只是完成了一半的工程量。
盾构掘进难度超公路隧道
同号称“万里长江第一隧”的武汉长江公路隧道相比,地铁隧道盾构难度更大。徐延召称,主要难点是隧道更长、直径更小、转弯更急。
地铁隧道比公路隧道长近600米,在数十米深的地下,每长一米,风险就增加一分。公路隧道的外径是12米多,而地铁隧道外径仅为6米多。在盾构机的前方,会堆积大量不明物体。直径小,盾构机的块头也减小了,其动力也相应减小,在遭遇大型不明物体时,可能会影响掘进。
从积玉桥地铁站下到隧道中,前行500米左右要拐一个大弯。地铁2号线原来沿武昌和平大道方向走行,因为要穿越长江,且要与轻轨1号线垂直,不得不转拐了个急弯,最小半径350米。长江公路隧道因地质原因,也在江中拐了个弯,但半径为800米。
长达10多米的盾构机,急转弯是个挑战。施工方与盾构机制造方协商后,把盾构机分成两截,中间用铰链连接。拐弯掘进时,铰链自动打开,盾构机分成两截先后通过。
盾构机在前掘进,随后安装隧道管片。转弯时,隧道管片拼装的难度也增加了,容易出现错台和渗水漏水等状况。经过多方共同努力,最终杜绝了渗水漏水,错台也严格控制在国家允许范围之内。
越江盾构风险重重
“越江一号”去年10月从江南风井始发,到昨日顺利到达江北,经历了半年的时间。其中走走停停,遇到不少风险。在《武汉地铁2号线越江隧道重大风险源防范及应急预案》上,提出了16条可能遇到的风险。
技术风险,8项:盾构适应性和可靠性、始发和到达施工、掘进施工造成地表建(构)筑物或地下管线破坏、小转弯半径曲线段管片破坏、盾尾、联络通道冷冻法和暗挖法施工、明挖法风井超深基坑失稳和出现管涌、风井和隧道被暴雨淹没。
地质风险,2项:地层中含有有毒有害气体、江中遇不明障碍物。
管理风险,6项:盾构突然断电、盾构上发生火灾、始发井频繁吊装作业、水平运输系统(电瓶车)溜车、密度计发生辐射源、风井地下连续墙钢筋笼吊装。
在以上风险中,始发和到达施工、小转弯半径曲线段管片破坏、联络通道冷冻法和暗挖法施工、明挖法风井深基坑失稳和出现管涌等风险,均可能导致隧道主体结构破坏。最可怕的灾难是江水携带泥砂涌入隧道,盾构下沉并造成人员伤亡。
盾构多次历险损失数百万
实际上,地铁盾构遭遇到的险情,发生过两次。去年8月,右线盾构机(即武昌往汉口方向)遭遇一根废弃的钻杆,估计是武昌风井施工时遗留下来的。当时,施工人员准备了两个方案:从地面取出,或是靠盾构机绞断钻杆,扫清障碍。但是,地面处理始终没能成功。好在钻杆壁不厚,被盾构机绞断,但盾构机的一把刀具脱落,另有两把刀具出现缺口。
技术人员只能带压进舱,更换刀具。武昌风井是武汉第一深基坑,盾构机处于地下38米,舱内压强相当于水下36米深。带压进舱人员经过严格挑选和专门训练,他们承受着巨大的压力和风险,10多次进入盾构机土舱,终于更换完刀具。加上地上处理费用,损失近200万元。
去年10月,左线盾构机遇上两根钢管,无法前进。带压切割具有极大风险,国内尚无这样的技术,最终在德国聘请4位工程师进舱割断钢管,直接经济损失数百万元。
说起这些险情,徐延召仍心有余悸。盾构机经常在江里遇上不明物体。2006年,他参与万里长江第一隧盾构时,盾构机到达汉口时,前方出现好多颗炸弹!“没准儿这两台盾构机的刀盘上就挂着炸弹呢!”
不过,右线盾构进入长江后,掘进很顺利。前几天,施工人员从盾构机挖掘出来的砂土中,发现了一些瓷器碎片。还有人乐呵呵地说,这或许是原来江底沉船留下的,上面没准有什么珍贵的文物呢!
开凿应急通道更困难
地铁2号线过江隧道有两条,隧道之间还要建5条横向联络通道。万一隧道内发生事故,乘客可通过通道逃生。徐延召称,联络通道的施工难度,甚至超过盾构。
由于隧道外是富含江水的砂层,施工时需要将附近的水和泥砂冷冻,然后打开隧道管片,采用矿山法横向开凿。在3号联络通道成型后,还要再往下开凿,建国内首例江底联络通道上的泵站,这将是越江隧道施工中的最大难点和风险点。
冷冻和防水处理不当,都可能引起江水涌进隧道。为此,建设者制订了应急措施,施工时将安装应急门,将施工区域完全封闭。
盾构机过堤小心翼翼
除了盾构本身遭遇的风险外,盾构机还可能对经过的地方带来风险,比如长江大堤。盾构穿越大堤时必须小心翼翼,否则大堤产生裂纹,后果不堪设想。
根据施工方案,盾构机过堤时采用专项技术指标施工,堤面上有专人24小时监测、巡视。经检测,盾构机穿越两座大堤时,其沉降仅有几毫米,低于国家允许值。
隧道8月全部贯通
右线盾构到达江北风井后,将休整一段时间,余下464米隧道只需1个多月就可以完成盾构,估计7月初到达江汉路站。相比之下,地下施工比江底施工风险要小得多。不过,沿线有不少优秀历史建筑,例如线路10米之外就是四明银行大楼等,盾构施工仍然不能大意。
左线盾构去年元月出发后,目前已进入长江江底400米,预计今年8月抵达江汉路站。