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无坚不摧的大盾构,遭遇厦门海底“地下长城”

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2019-11-1208:35  来源:科技日报
 
原标题:无坚不摧的大盾构,遭遇厦门海底“地下长城”

万里长城,数千年挡住了无数北方敌骑。

然而,你能想像到吗?在厦门西海域地下,竟有一段这样神奇的天然“长城”,厚达16米,一度挡住了无坚不摧的大盾构,令厦门地铁2号线穿海底隧道多次受阻。

7月1日,中国岩土力学与工程学会在厦门组织了一场“厦门海域复杂环境地质条件下地铁海底隧道关键施工技术研究与应用”科技成果评价会。“施工技术成果达到国际领先水平,为我国今后海峡隧道建设积累了宝贵经验,作出重大技术储备。”专家委员会主任,中国工程院院士钱七虎代表专家组表示。

换句话说,就是大盾构成功突破“地下长城”防线。“2016年1月盾构始发,至2019年3月,这段隧道完成洞通。”厦门轨道集团负责人介绍说,厦门地铁2号线是连接本岛与海沧区的快速过海通道,全长41.64公里,其中海底隧道2.8公里,下穿厦门西海域,是全线最艰难的关键控制工程。

“由于火山喷发等原因,这里海底地质结构十分复杂多样。地质勘探报告显示,这2.8公里就有海底孤石群、基岩突起、叠落石(即天然‘长城’)。” 中铁十四局厦门地铁隧道项目总工程师徐磊说。

地铁2号线跨越的厦门西海域为主航道,设计只能选择过海隧道方式。

这一道道防线是如何突破的?

为穿越这条过海隧道,中铁十四局调集了最先进的掘进机械、国内最顶尖的专家顾问团队和最专业的施工队伍。

隧道盾构段全长2.784公里,双洞双线,采用两台复合式泥水平衡盾构机施工,盾构直径7.043米,2016年1月盾构机始发掘进。

“尽管有前期地质勘探报告,然而在盾构掘进过程中,诸多艰险地况仍始料未及。”徐磊说。

无论遇软土和硬岩,盾构掘进都有较成熟经验,而在2016年7月,海底掘进遇到的一大堆孤石群,则为史无前例。经后期勘探,这段孤石群长达13.5米,多为长1.2米左右的巨石!“盾构机根本无法实现掘进,一往里推,孤石群就乱跑。”徐磊说。

风镐凿除、静态爆破等传统办法均败下阵。最终寻找到一种液压割锯,将每块巨石切割成小块,然后人工进仓运出。“累计带压进仓3475仓,人工清理孤石1000多立方米,海上爆破处理孤石2519立方米,海底带压换刀712把。”徐磊说,这在国内隧道施工史上罕见。

穿越孤石群历经5个月。其后,在2019-11-12,隧道右线遇到全段叠落状岩层加软弱夹层。“岩石像被精心砌筑起来一样,整齐叠落在一起。像极了人工长城。”项目副经理吴玉礼说,盾构机刀盘转动,导致扭矩增大、环流堵塞。并且在全断面岩层中又出现软弱夹层,软的像土,而边上又全是石头。

再次进行注浆加固+带压进仓清理,用时161天,带压进仓达600余仓,用5个多月攻破这段“长城防线”。

除“长城”和孤石群,掘进还遇到罕见的“上硬下软”的地层和地质断裂带。“顶部岩脉破碎,很多大孤石就从顶部压下来,卡住刀盘。”经多次专家会议分析认为。

这些硬仗全部被一一攻克。

专家认为,这条国内第一条跨海地铁盾构隧道项目的实施,实现了国内首次海上孤石及基岩凸起处理,国内首次海底冷冻法施工,国内首创在泥水盾构采用衡盾泥保压等6项施工技术创新,为以后同类项目的施工提供了宝贵的实践经验。

“在极端复杂的地质条件下,采用的不良地质处理、设备选型、参数配置和施工技术方案总体合理,掘进效率总体处于较高水平。” 钱七虎院士对工程总体进展给予这样的评价。(记者 矫阳)

(责编:王艳、赵怡)

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