這條隧道藏了多少科技秘密——揭秘“萬(wàn)里長(zhǎng)江公鐵第一隧”
2018-10-09
10月1日，市民進(jìn)入武漢地鐵7號(hào)線三陽(yáng)路站搭乘地鐵。 當(dāng)日上午9時(shí)許，被稱為“鳳凰橙”的地鐵列車(chē)分別從7號(hào)線沿線車(chē)站開(kāi)出，穿越武漢長(zhǎng)江公鐵隧道。而在地鐵上方的公路層，也陸續(xù)有車(chē)輛從不同入口駛?cè)胨淼馈?ldquo;萬(wàn)里長(zhǎng)江公鐵第一隧”武漢長(zhǎng)江公鐵隧道正式通車(chē)。 新華社記者 熊琦 攝
新華社武漢１０月１日電 新聞分析：這條隧道藏了多少科技秘密——揭秘“萬(wàn)里長(zhǎng)江公鐵第一隧”
新華社記者廖君、王自宸
直徑１５．７６米、重４４００噸的國(guó)內(nèi)最大直徑的盾構(gòu)機(jī)；挖掘出來(lái)的土方約有１００萬(wàn)立方米，相當(dāng)于建造一座上海金茂大廈的建筑體量；采用兩道防水條防水、增加了防火保護(hù)層，保證隧道１００年不漏水……
上面走汽車(chē)，下面跑地鐵。１０月１日通車(chē)的“萬(wàn)里長(zhǎng)江公鐵第一隧”——武漢長(zhǎng)江公鐵隧道具備哪些功能？隧道里有哪些高科技？如何確保隧道運(yùn)營(yíng)安全？在隧道開(kāi)通之際，記者進(jìn)入隧道實(shí)地探訪。
“巨無(wú)霸”盾構(gòu)機(jī)如何穿越江底“鉆石層”“年糕團(tuán)”
?。叮蹦昵埃瑱M跨長(zhǎng)江兩岸的武漢長(zhǎng)江大橋，實(shí)現(xiàn)了上層走汽車(chē)、下層跑火車(chē)的壯舉。一個(gè)甲子之后，在下游的長(zhǎng)江江底深處，武漢長(zhǎng)江公鐵隧道又成為世人關(guān)注的焦點(diǎn)。
被譽(yù)為“超級(jí)工程”的武漢長(zhǎng)江公鐵隧道是公鐵兩用隧道，通過(guò)在隧道內(nèi)建設(shè)內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)地鐵與汽車(chē)的分離運(yùn)行。項(xiàng)目設(shè)計(jì)方——中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司城市軌道與地下工程設(shè)計(jì)研究院副總工程師孫文昊介紹說(shuō)，按原設(shè)計(jì)方案，公路和地鐵隧道分開(kāi)建設(shè)，就需要選擇兩條過(guò)江通道。因武漢過(guò)江通道資源稀缺，除了從漢口三陽(yáng)路到武昌秦園路外，附近再無(wú)合適線路可選，為最大限度地節(jié)約資源，決定采取公鐵合建設(shè)計(jì)。
提起這條隧道，一連串的定位讓人應(yīng)接不暇：世界上首條公鐵合建的盾構(gòu)法隧道、國(guó)內(nèi)在建最大直徑的盾構(gòu)法隧道。
然而，世界級(jí)的工程卻對(duì)應(yīng)著世界級(jí)的難度：隧道挖掘出來(lái)的土方約有１００萬(wàn)立方米，出土量相當(dāng)于建造一座上海金茂大廈的建筑體量；１３６０米長(zhǎng)的“泥巖＋礫巖”復(fù)合地質(zhì)讓盾構(gòu)機(jī)舉步維艱，最慢時(shí)掘進(jìn)長(zhǎng)度僅為每天２米……
在武昌徐家棚地鐵７號(hào)線越江項(xiàng)目部院內(nèi)，擺放著一排排廢棄的刀具。它們都有不同程度的損壞：１５０公斤的圓形滾刀被磨成方形，６０公斤的刮刀被磨成禿刀……這些用廢了的刀具仿佛是這項(xiàng)隧道工程攻堅(jiān)克難的印記。
“三陽(yáng)號(hào)”和“開(kāi)泰號(hào)”這兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)負(fù)責(zé)承擔(dān)隧道內(nèi)的掘進(jìn)重任。這兩臺(tái)“巨無(wú)霸”僅刀盤(pán)就重約５９５噸，刀具共有３６１把，分為滾刀、齒刀、刮刀、先行刀、中心刀等類型，功用類似人的磨牙、切牙、尖牙等，在掘進(jìn)時(shí)對(duì)地層進(jìn)行“磨、切、削”。在地下不管出現(xiàn)任何意外，都將帶來(lái)毀滅性結(jié)果。
“做完這條隧道再回頭看以前的越江工程，就相當(dāng)于小學(xué)測(cè)驗(yàn)和高考的區(qū)別。”武漢地鐵集團(tuán)二級(jí)項(xiàng)目經(jīng)理倪正茂說(shuō)。
他說(shuō)，盾構(gòu)機(jī)始發(fā)不久，就遇到復(fù)雜地質(zhì)狀況：在長(zhǎng)約１３６０米的江底，同時(shí)分布著強(qiáng)度極高的礫巖和黏性極大的泥巖，兩者如同“鉆石層”和“年糕團(tuán)”，一方面快速磨損盾構(gòu)機(jī)的刀具，另一方面又結(jié)成泥餅貼在刀盤(pán)上，大大增加了盾構(gòu)機(jī)地下切割的難度。
“鉆石層”和“年糕團(tuán)”分布的斷面最寬處超過(guò)１３米，超過(guò)了盾構(gòu)機(jī)八成面積，給施工帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，從２０１６年１１月開(kāi)始，盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)速度由每天８環(huán)（１６米）快速下降，到２０１７年６月，曾長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)１天僅能掘進(jìn)１環(huán)（２米）的情況。而即便只能往前推進(jìn)１米，也是每把刀具在刀盤(pán)上一天不間斷旋轉(zhuǎn)、累計(jì)切割了１０公里距離后產(chǎn)生的。
項(xiàng)目部負(fù)責(zé)人說(shuō)，從２０１６年４月盾構(gòu)始發(fā)到現(xiàn)在，兩年時(shí)間里，共有４０００多把各式刀具被更換下來(lái)，換刀總次數(shù)接近３００次。“這也是無(wú)法想象的事情！一般的越江盾構(gòu)工程只需要換３次刀就足夠了，我們這次卻接近別人的１００倍。”倪正茂說(shuō)。
工程人員查閱文獻(xiàn)資料，發(fā)現(xiàn)全球范圍內(nèi)沒(méi)有可參考的經(jīng)驗(yàn)。武漢地鐵集團(tuán)請(qǐng)來(lái)中國(guó)科學(xué)院院士孫鈞、中國(guó)工程院院士錢(qián)七虎、陳湘生等國(guó)內(nèi)外盾構(gòu)領(lǐng)域的名家組成團(tuán)隊(duì)進(jìn)行攻關(guān)。根據(jù)專家的建議，施工人員經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，進(jìn)行了三項(xiàng)革新：一是調(diào)整刀具配置，將刀盤(pán)上的刀具由７９把增加到１３１把，使盾構(gòu)機(jī)的“牙齒”切、削、刮、磨更有效；二是向刀盤(pán)內(nèi)加高壓氣，并添加調(diào)配好的化學(xué)藥劑，減少泥餅生成；三是增加流量加快對(duì)刀盤(pán)的沖洗。
?。玻埃保纺辏冈拢度瘴缫?，經(jīng)過(guò)兩個(gè)月改造的盾構(gòu)機(jī)開(kāi)始復(fù)推，當(dāng)天掘進(jìn)距離即達(dá)到４環(huán)８米。大家擊掌相慶，吃下了幾個(gè)月以來(lái)最香的一頓飯。
可保１００年不漏水能抗２小時(shí)１２００℃大火燒烤
?。乖拢常叭障挛纾硶r(shí)許，距離開(kāi)通不到２４小時(shí)，武漢長(zhǎng)江公鐵隧道管理中心調(diào)度大廳，由２４個(gè)ＬＥＤ屏組成的監(jiān)控大屏，實(shí)時(shí)顯示各區(qū)段監(jiān)控畫(huà)面。隧道里的一切在這里都可以看得一清二楚。
隧道管理中心運(yùn)營(yíng)管理部工程師莫海利說(shuō)，在主線隧道中，每隔７５米就設(shè)置了一個(gè)監(jiān)控?cái)z像頭，公路層及逃生通道共設(shè)有監(jiān)控?cái)z像頭２６３個(gè)，監(jiān)控做到了“無(wú)死角”。
在隧道的左側(cè)地面上，每隔７５米就可看到一個(gè)長(zhǎng)方形黑蓋，那是逃生通道口。一旦隧道遭遇失火等緊急情況，中央控制系統(tǒng)、工作人員都可開(kāi)啟通道口。行人可迅速通過(guò)樓梯下到位于隧道第三層的逃生通道。逃生通道寬約２米，通道內(nèi)還有聲光導(dǎo)引系統(tǒng)，能指引行人快速撤離。
據(jù)悉，在隧道江中盾構(gòu)段，雙向共有６８?jìng)€(gè)逃生通道。按隧道距岸邊最遠(yuǎn)距離１．６公里計(jì)算，行人按每小時(shí)５公里速度計(jì)，一般最多１０多分鐘就可撤至岸邊。
孫文昊說(shuō)，武漢素有“百湖之市”之稱，考慮到武漢的地理環(huán)境和雨季較長(zhǎng)的特點(diǎn)，隧道還設(shè)置有１０處厚度近半米的防淹門(mén)，萬(wàn)一遇到不可抗的外力而遭到破壞，防淹門(mén)可攔截江水，防止江水經(jīng)隧道“倒灌”城市。在隧道盾構(gòu)管片間還采用兩道防水條防水，可保證隧道１００年不漏水。
隧道內(nèi)一旦發(fā)生火災(zāi)、車(chē)輛自燃等險(xiǎn)情，有哪些應(yīng)急措施？莫海利說(shuō)，除公安消防部門(mén)有嚴(yán)密的應(yīng)急預(yù)案外，隧道四周布滿了雙側(cè)消防泡沫噴淋系統(tǒng)，滅火器、雙波長(zhǎng)火焰探測(cè)器、感溫光纖等安防設(shè)施，滅火能力覆蓋整個(gè)隧道，可以抵抗最高達(dá)到１２００℃的持續(xù)２小時(shí)大火燒烤。
武漢“過(guò)江難”有望成為過(guò)去式
長(zhǎng)江東去，漢水西來(lái)。兩江交匯，將大武漢分隔成三鎮(zhèn)，“過(guò)江”成為武漢人生活的一部分，“過(guò)江難”也一直是城市交通的痛點(diǎn)。
２０１８年年初，高德公司發(fā)布２０１７年度中國(guó)主要城市交通分析報(bào)告，武漢道路擁堵延時(shí)指數(shù)在全國(guó)主要城市中的排名，從２０１４年的第７位，降至２０１７年的第４７名。業(yè)內(nèi)人士分析，地鐵線網(wǎng)不斷延伸，大大提升了城市交通功能，越江地鐵在消除交通痛點(diǎn)方面立下首功。
此次開(kāi)通的武漢長(zhǎng)江公鐵隧道，上面可以走汽車(chē)，下面可以跑地鐵。公路層為雙向６車(chē)道，設(shè)計(jì)時(shí)速６０公里。從武昌秦園路入口到漢口澳門(mén)路出口，驅(qū)車(chē)只需５分鐘。同樣的起始點(diǎn)，記者從地面開(kāi)車(chē)經(jīng)長(zhǎng)江二橋體驗(yàn)，不堵車(chē)也花了１６分鐘。
武漢地鐵集團(tuán)董事長(zhǎng)周少東表示，目前武漢地鐵已經(jīng)４次穿越長(zhǎng)江、２次穿越漢江，掌握了多項(xiàng)越江隧道的勘察、設(shè)計(jì)、施工等全套關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)規(guī)劃，還將有十余條越江隧道組成的“豪華陣容”環(huán)通三鎮(zhèn)，奮力突破大江大河對(duì)城市的分割和阻隔。他說(shuō)，大武漢正在集結(jié)世界級(jí)越江隧道群！
