地鐵2號線過海隧道昨掘進(jìn)施工將從海滄挖到東渡
2016-01-30
地鐵2號線過海隧道工程示意圖。（廈門軌道交通集團(tuán)提供）
位于海滄大道的地鐵2號線施工現(xiàn)常（林廣明攝）
廈門網(wǎng)-廈門日報(bào)訊（記者殷磊郭瑜芬通訊員李琳）盾構(gòu)機(jī)緩緩向前推進(jìn)，頭部的刀盤也轉(zhuǎn)動起來。昨日上午10時(shí)30分，廈門地鐵2號線過海隧道施工的首臺盾構(gòu)機(jī)在海滄大道站始發(fā)，標(biāo)志著廈門地鐵2號線正式展開過海隧道的掘進(jìn)施工，這條過海隧道預(yù)計(jì)將于2017年底貫通。這是國內(nèi)首次在地鐵海底隧道施工中，采用盾構(gòu)法掘進(jìn)。
地鐵2號線是廈門地鐵交通線網(wǎng)中的中心放射骨干線，主要承擔(dān)本島與海滄城區(qū)間跨海交通功能，全長41.5公里，設(shè)32個(gè)車站，均為地下站。地鐵2號線施工的最大難點(diǎn)就在于工程需要穿越廈門本島與海滄區(qū)之間的海域。過海隧道西起海滄大道站，東至東渡路站，全長2.8公里，是地鐵2號線一期項(xiàng)目的控制性節(jié)點(diǎn)工程。作為地鐵過海隧道施工盾構(gòu)機(jī)首發(fā)站點(diǎn)的海滄大道站，在2014年底正式動工，圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工后，開始了地鐵車站的基坑開挖工作及主體結(jié)構(gòu)施工。目前，海滄大道站主體施工已基本完成。
結(jié)合過海隧道所處的地層條件，經(jīng)多次研究論證，建設(shè)單位提出了“盾構(gòu)法＋礦山法”的組合施工方案，為確保隧道的建成質(zhì)量，礦山法段只是作為初期的支護(hù)。也就是說，這項(xiàng)工程主要是靠盾構(gòu)機(jī)這種大型高科技設(shè)備，在海底切削、吞吐土方、泥渣并通過管片支護(hù)掘進(jìn)隧道。相比其他施工法，盾構(gòu)法作業(yè)自動化程度高，施工速度快，可以一次成洞，對周邊的影響小，更加安全環(huán)保。地鐵2號線過海隧道成為國內(nèi)首個(gè)采用盾構(gòu)法施工的過海地鐵隧道，隧道的挖掘?qū)B門城市交通主骨架的形成關(guān)系重大，并且開創(chuàng)了我國地鐵海底盾構(gòu)施工的先河。
解密
盾構(gòu)機(jī)如何掘進(jìn)過海隧道？
1
如何減少海底聯(lián)絡(luò)通道滲水出現(xiàn)？
把海底土體
變成凍土
地鐵隧道需要建設(shè)聯(lián)絡(luò)通道，地鐵運(yùn)營期間特殊工況下（如列車阻塞、火災(zāi)等），人員可通過聯(lián)絡(luò)通道疏散至另外一條安全隧道。2號線的過海段左、右線隧道間設(shè)置了4座聯(lián)絡(luò)通道。其中1座位于海底中-微風(fēng)化地層中，3座聯(lián)絡(luò)通道地處海底全強(qiáng)風(fēng)化地層中，全強(qiáng)風(fēng)化地層中聯(lián)絡(luò)通道常規(guī)開挖容易發(fā)生坍塌。要想工程安全施工，就需要在開挖前對地層進(jìn)行加固處理。
廈門軌道交通集團(tuán)邀請盾構(gòu)及掘進(jìn)技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開展研究，提出了海底凍結(jié)法，即通過冷凍方法將土體變成凍土，有效減少滲漏、涌水出現(xiàn)，這種“海域環(huán)境凍結(jié)施工”的做法在國內(nèi)尚屬首次。海水的冰點(diǎn)比淡水低，但不同含鹽量的海水冰點(diǎn)又各不相同，在實(shí)際施工時(shí)難度會更大。因此，在施工時(shí)，要隨時(shí)監(jiān)控土體的冷凍速度和厚度、凍土平均溫度等參數(shù)。
2
如何避免兩種工法隧道接縫處海水倒灌？
鉆進(jìn)密封盒
避開風(fēng)險(xiǎn)
地鐵2號線過海隧道施工區(qū)域在靠近廈門島的一側(cè)分布有變質(zhì)石英砂巖，十分堅(jiān)硬，對盾構(gòu)機(jī)的刀具磨損會非常嚴(yán)重，盾構(gòu)施工難度大。為此，建設(shè)單位提出了先從陸地上通過礦山法掘開一條隧道，穿過變質(zhì)石英砂巖，然后在海底迎接從海滄穿海而來的盾構(gòu)機(jī)。兩者在海底對接時(shí)風(fēng)險(xiǎn)極大，一旦處理不當(dāng)，就可能導(dǎo)致海水或者土體從兩種工法隧道接縫處倒灌涌進(jìn)隧道內(nèi)。
經(jīng)過反復(fù)研究論證，建設(shè)者們想出了辦法。他們在對接處先制作一個(gè)密封的“盒子”，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)對接處時(shí)，先把盾構(gòu)機(jī)安全送入“盒子”，再在另一頭打開“盒子”，讓盾構(gòu)機(jī)順利進(jìn)入到礦山法隧道口。這樣就可以有效屏蔽風(fēng)險(xiǎn)。
3
如何在海底實(shí)現(xiàn)通風(fēng)換氣？
在大兔嶼上
修建風(fēng)道
地下隧道需要通風(fēng)換氣，因此要修建風(fēng)道。修建風(fēng)道對于地鐵過海隧道卻是個(gè)難題:地鐵2號線過海隧道長2.8公里，根據(jù)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，每1.8公里就應(yīng)該修建一個(gè)風(fēng)道，這意味著過海段的風(fēng)道必須修建在海面上，同時(shí)穿過三十多米深的海水，與隧道準(zhǔn)確對接。工程師們巧妙利用大兔嶼修建風(fēng)道——地鐵2號線過海隧道剛好從大兔嶼下通過。根據(jù)方案，大兔嶼上修建的風(fēng)道豎井深度達(dá)32米，豎井完工后還需暗挖通道至過海隧道。臨海施工難度大，且大兔嶼為孤島，無進(jìn)出通道。為此，施工單位搭設(shè)了450米的臨時(shí)鋼棧橋，解決島上施工所需的機(jī)械設(shè)備和材料問題；嚴(yán)格把控豎井施工的精度與進(jìn)度，同時(shí)加強(qiáng)地面及圍護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測等措施來應(yīng)對風(fēng)險(xiǎn)。
4
如何在海底換設(shè)備？
專業(yè)人員
深潛換設(shè)備
盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)雖然速度快，安全性高，但是負(fù)責(zé)切削土體的刀盤不可避免地會出現(xiàn)磨損，使用一段時(shí)間后就需要進(jìn)行更換。記者了解到，這個(gè)工程預(yù)計(jì)需要在海底更換刀盤約20次，要根據(jù)不同的水壓，調(diào)整好盾構(gòu)機(jī)刀盤倉壓力，請專業(yè)人員穿戴潛水設(shè)施，乘坐高壓倉，進(jìn)入盾構(gòu)機(jī)刀盤倉進(jìn)行作業(yè)，為了確保安全，一般選擇在地質(zhì)穩(wěn)定地段進(jìn)行換刀，隨時(shí)監(jiān)控倉內(nèi)壓力。
（本報(bào)記者殷磊郭瑜芬通訊員李琳）
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塊頭大本領(lǐng)強(qiáng)
過海隧道盾構(gòu)機(jī)由德國海瑞克公司設(shè)計(jì)制造，是兩臺型號為S-991、S-992的泥水平衡式盾構(gòu)機(jī)，2015年3月在廣東省的工廠里進(jìn)行生產(chǎn)組裝。11月來到海滄并完成下線，12月在海滄大道站開始工地組裝作業(yè)。
它整機(jī)長約104米，重760噸，最大推進(jìn)速度為50毫米/分鐘，相當(dāng)于每小時(shí)最快向前挖掘3米，遠(yuǎn)比挖掘隧道的其他方法快，是個(gè)本領(lǐng)高強(qiáng)的大塊頭，將承擔(dān)起過海段隧道的主要掘進(jìn)施工任務(wù)。盾構(gòu)機(jī)開挖的泥渣采用壓濾處理，實(shí)現(xiàn)“零污染”。
