国内在建最大直径盾构隧道正式掘进

科技工作者之家 2021-12-31

12月31日上午,江苏省泰州市靖江八圩镇盾构机始发井。

随着“匠心一号”盾构机巨大刀盘徐徐转动,江阴靖江长江隧道工程正式盾构掘进。隧道全长6.4公里,盾构机开挖直径16.09米,隧道最低点位于江面下82米。即日起,国内在建最大直径、最大埋深的过江隧道迎来重要节点,进入江底攻坚阶段。

江阴靖江长江隧道工程位于江阴大桥和泰州大桥之间,是江阴第二过江通道的主体工程,全线采用双向六车道高速公路建设标准,隧道内设计行车速度80公里/小时,是长江上首条按高速公路加城市快速路标准设计的隧道。

江阴靖江长江隧道工程“匠心一号”盾构机始发,刘福昌摄 

另辟蹊径,隧道方案破解大桥拥堵难题

江阴长江公路大桥(以下简称“江阴大桥”)及其南北连接线是北京至上海国道主干线的跨江“咽喉”通道,是江苏省高速公路开通的首座特大型钢箱梁悬索桥,1999年建成通车。

随着国民经济的发展,车流量节节攀升,过桥车辆日益拥堵。江阴大桥通车10年后,流量呈现饱和,20年后达到超饱和状态。每逢节假日基本上堵得水泄不通,成为全国高速公路热门堵点,而且,由于受到台风、大雾、冰冻等影响,每年不同时段,大桥还要单向或双向封桥,给百姓出行带来了极大不便。

从2012年起,江苏省市有关部门及相关单位开展一系列研究与探索,试图缓解拥堵,提高过江通行能力,2020年3月,江阴第二过江通道获批。

江阴靖江长江隧道工程作为江阴第二过江通道规划的重点项目,计划于2025年建成通车。隧道位于江阴大桥上游约5公里。北起靖江公新公路,南至江阴芙蓉大道,线路全长11.825公里,其中隧道全长6.4公里,过江盾构段长4.9公里。

中铁十四局项目部盾构经理游少强介绍,“匠心一号”盾构机是目前国内最先进、智能化水平最高的泥水平衡盾构机,全长165米,总重约5100吨,盾构隧道管片内径14.2米,外径15.5米,盾构机开挖直径16.09米,比五层楼还要高。

江阴靖江长江隧道工程“匠心一号”盾构机始发现场会,刘福昌摄

科技助力,在巨大水压下长距离穿越复杂地质

特殊的作业环境和地质条件使盾构机的掘进面临较大的技术挑战。

江阴靖江长江隧道深藏于江底,最大覆土厚度53米,隧道最低点位于江面下82米,承受最大水压达8.2巴。“作为目前国内在建承受水压最高的公路盾构隧道。超高水压对盾构机整体的密封性、可靠性及寿命要求非常高。”游少强说。

在施工中,盾构机要一次性掘进4952米,其中,还要长距离穿越石英含量较高的砂层,刀盘刀具磨损是同类型软土的3倍,且易造成泥浆环流系统磨损。

更具有挑战的是,工作人员在江北约1067米的地下,探明有甲烷等易燃易爆气体,因此,还要在盾构机和隧道中,进行通风的专项设计。

“隧道从设计、施工、装备制造到运营管理,将运用多项创新技术。”游少强举例,考虑到要为长距离砂层掘进提供有效安全保障,盾构机采用了大开口率常压式软土切削刀盘,搭载刀盘耐磨保护和钢结构磨损探测,刮刀磨损探测、温度检测,自动调压主驱动密封系统,声波超前地质预报系统等一系列先进技术,为穿越长江保驾护航。

为响应“共抓大保护,不搞大开发” 这一长江经济带发展总基调,项目团队还采用盾构及泥水综合处理先进技术和工艺,渣土通过管道运输到地面,泥水循环利用。施工过程中,团队将进行环境监测与喷淋降尘、污水处理设备智能联动。盾构机注浆系统具备清洗功能,冲洗的废水收集后循环利用,零污染零排放。

据悉,团队还在长江流域首次采用同步注双液浆工艺,以保证成型隧道质量,减少对地面建构筑物扰动,保护周边环境。隧道建成运营后的行车照明、降噪通风等还将运用成套优化技术。