監(jiān)控室里的大屏幕上,實時數(shù)據(jù)顯示著盾構機“海宏號”的運轉情況,在30米深的海底,這臺直徑12.26米的龐然大物緩緩停在“500環(huán)”的數(shù)字上——1000米。在經過11個月的掘進,穿越了10層樓高的溶洞、克服復雜地質環(huán)境、攻克“世界性難題”,大連地鐵5號線跨海大盾構建造了一個“海底世界”。今日,記者走進跨海大盾構工程施工現(xiàn)場,仿佛置身于科幻電影之中:偌大的場地空曠而整潔,1公里的隧道內只需30多人施工,各種先進的設備設施科技含量十足。
半島晨報、39度視頻首席攝影記者 周蕾
科技:跨海盾構只需30多人施工
12月26日8時16分,“海宏號”盾構機激光導向系統(tǒng)顯示掘進1000米,這是地鐵5號線全線控制性工程跨海大盾構施工的重要節(jié)點。自1月18日始發(fā)以來,“海宏號”已深入到30米深的海底,在這里構建了一個令人震撼的“海底世界”。
走進施工現(xiàn)場,或許會令人產生錯覺:11米寬、1000米長的場地內像是“地下宮殿”,卻很少看到施工人員,除了盾構機主控室周圍聚集著十幾個人,其他地方只有零星幾名施工人員正在澆注混凝土。
“我們跨海大盾構的自動化程度非常高,很多工作都不需要人工操作。”地鐵5號線04標段跨海大盾構工程常務副總經理張玉寶告訴記者,跨海盾構的科技含量極高,整個施工場地只有70多名施工人員,分為兩個班組,24小時不間斷施工。“也就是說,只有30多人的班組就能操作盾構施工。”張玉寶說,“海宏號”是我國首臺大盾構機,直徑為12.26米,同時,也是我國自主研發(fā)的世界上現(xiàn)有功能最全的盾構機,核心部件的設計在全國乃至全世界均處于領先水平,并采用了多項國際領先技術。
在現(xiàn)場,記者看到場地內有許多監(jiān)控鏡頭,同時還專門鋪設了供電、信號傳送的電力管道。在地面的監(jiān)控室里,大屏幕上分別顯示了十余個畫面,同時專門設有盾構機各種運行數(shù)據(jù)的系統(tǒng),通過數(shù)據(jù)來顯示刀盤監(jiān)控、盾構狀態(tài)、最新預警等信息,“很多情況我們都可以遠程實現(xiàn)監(jiān)控。”張玉寶介紹說,哪個刀具發(fā)生磨損,哪個部件報警,就算盾構機掘進方向偏離1毫米,系統(tǒng)中都會有顯示,指令會立即傳達給盾構機主控室的操作手,現(xiàn)場進行刀具更換或行進方向的調整。
半島晨報、39度視頻首席攝影記者 周蕾
環(huán)保:施工現(xiàn)場比街道還干凈
記者注意到,在隧道的管壁上,每隔150米,就會出現(xiàn)一條彩色霓虹燈帶,將高高的拱頂“染”成黃色、粉色和紫色,整條隧道不但亮如白晝,更顯得時尚。據(jù)了解,這是為了緩解運輸車駕駛員的視覺疲勞專門安裝的。
雖然身處地下,但施工現(xiàn)場空氣新鮮,而且場地內幾乎沒有浮塵和污垢,比街面還整潔干凈。“這里也有很多高科技。”張玉寶介紹說,“海宏號”設計了泥水分離系統(tǒng),將挖掘出來的碎石、渣土、污水從掘進作業(yè)面中抽離,通過隧道內的中繼泵站,直接通過管道運送到地面,進行環(huán)保處理。
在現(xiàn)場記者看到,隧道兩側鋪設幾排管道,一側是回水管、進水管、污水管,一側是排漿泥漿管道和進漿泥漿管道,盾構機就是通過這些管道進行排渣。分離出來的泥漿和污水將收納在地面上的環(huán)保處理系統(tǒng)進行脫水、凈化等工序,環(huán)保達標后才會排放。這種設計使得施工現(xiàn)場地面干爽,同時沒有塵土。
同時,在隧道中間鋪設有箱涵,主要用于地鐵的軌道和設備鋪設,目前則成為通風通道,將新鮮空氣輸送到隧道內,保證施工現(xiàn)場空氣質量。“連場地內的大型工程車輛都是國五標準。”張玉寶說,跨海大盾構工程在生態(tài)環(huán)保方面也非常重視。
安全:隧道管壁厚度達70公分
對于海底施工,很多市民比較關注隧道的安全性,對此,張玉寶表示,在施工中針對安全性也進行了很多特殊設計。
“跨海盾構隧道因為是在海底進行施工,對密封性要求比較高。”張玉寶介紹說,首先要確保施工安全,盾構機在設計建造之初就考慮到了這個問題,對密封性進行了加強,在密封艙增加了密封裝置。同時,考慮到水壓的問題,“海宏號”面臨著在海底60米下作業(yè)的施工要求,因此設計了可承受70米深水壓的承壓力。
在隧道結構設計上,隧道管壁的預制管片設計有3層防水、止水條,確保管片的密封性。同時也注重了管片的安全性,“一般隧道管片的厚度為35公分,而我們采用的管片厚度為50公分。”張玉寶說,為確保隧道安全,在管片外還注入了20公分厚的水泥砂漿保護層,強度于修建房屋的強度一樣,既可以隔水,也穩(wěn)固了隧道。“管片加上保護層的厚度,整個隧道管壁的厚度將達到70公分。”張玉寶說。
此外,為了保障隧道的安全性,在盾構機掘進之前,對海底的溶洞和裂隙發(fā)育區(qū)進行了混凝土注漿處理,整個隧道外圍6米到底下10米的范圍全部進行了注漿加固處理,確保了地層硬度和密度,防止海水滲透。
進展:明年3月將掘進至海域最深處
火車站至梭魚灣南站的跨海大盾構區(qū)間全長為2882米,其中海域段為2310米,陸域段為572米,施工面臨著“世界性難題”,先后邀請了中國工程院院士陳湘生、丁榮軍,中國勘察設計大師史玉新現(xiàn)場指導。
全線共計1538米巖溶發(fā)育區(qū);長距離硬巖掘進,地形極為復雜,軟硬不均;隧道大埋深、高水壓,最大水頭壓力達到6帕;海域周邊環(huán)境復雜,涉及航道、碼頭等設施……面對上述難度,跨海大盾構采取了穩(wěn)固的、慢速的掘進方案。
“我們需要穿越的最大溶洞高度達到了29米,長度達到40米,寬度的邊界無法探測到。通過預處理對溶洞進行了混凝土澆注填充加固,之后才進行盾構掘進。”張玉寶說,目前“海宏號”已經順利通過了兩個溶洞群,其中最大的溶洞已于今年5月順利通過。同時,在長距離硬巖地層掘進中最高月掘進150米,創(chuàng)國內同地層盾構掘進最高紀錄。
施工難度通過刀具更換就能看出來,記者在現(xiàn)場看到,“海宏號”更換下來的刀具磨損非常嚴重,原本圓形的邊緣已磨成直線。我們一個月里,基本上一半時間在掘進,一半在換刀具。“張玉寶說,目前每天的掘進距離大約為3米。
而在2020年3月,跨海盾構施工將進入關鍵點。“我們即將進入海域的最深處,距離海平面約60米,水壓非常大,同時也是地層交界面。”張玉寶說,此處有一個溶洞群,不但位于最深的海域,同時距離最長,施工難度也是最大的。張玉寶表示,在接下來的施工中,隨著巖溶地層掘進完成后,地層逐漸初步好轉后,將提升掘進速度。2020年計劃在年底有望穿越海域,到達陸域部分。
截至目前,大連地鐵5號線15個盾構區(qū)間已有8個正在施工,累計完成掘進14090米,完成總量的45%。 湯建軍 任詩杰 半島晨報、39度視頻首席記者王博文