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膠州灣第二隧道:全力攻克“世界級挑戰(zhàn)”
2024-01-23 來源:觀海新聞 

  作為世界上建設(shè)規(guī)模最大、長度最長海底道路隧道,身處變化多端的水文地質(zhì)條件,具有“四極”環(huán)境突出特點

  膠州灣第二隧道:全力攻克“世界級挑戰(zhàn)”

  施工環(huán)境更為復(fù)雜

  從技術(shù)指標(biāo)看,二隧項目海域段全長9.95公里(是一隧的2.5倍),最深點距海平面115米(較一隧深33米)。與一隧相比,二隧工程建設(shè)條件更加復(fù)雜,具有“四極”環(huán)境突出的特點,即極其復(fù)雜的地質(zhì)條件、極度敏感的建造環(huán)境、極高要求的建造質(zhì)量、極端惡劣的服役環(huán)境

  “海底巨龍”加速掘進(jìn)

  目前,二隧項目計劃投入的三臺盾構(gòu)機(jī)均已到位。用于服務(wù)隧道的盾構(gòu)機(jī)“國信號”正在海底破巖,運(yùn)行平穩(wěn),計劃每天掘進(jìn)5到6米。青島目前最大的盾構(gòu)機(jī)——兩臺15.63米的超大直徑盾構(gòu)機(jī)“海天號”“深藍(lán)號”將服務(wù)于主線隧道。其中,“海天號”已于2023年底始發(fā),“深藍(lán)號”正在開展最后調(diào)試,預(yù)計1月底前始發(fā)。屆時,茫茫膠州灣將有“三條巨龍”同時在海底潛行

  將創(chuàng)五項世界紀(jì)錄

  ●世界海底隧道建設(shè)史上開挖土石方量最大。三條隧道(主線隧道加中間服務(wù)隧道)開挖土石方量超過600萬立方米,超過日本青函海底隧道(520萬立方米)和英法海峽隧道(480萬立方米)

  ●世界長度最長的海底道路隧道。超過挪威已建成的呂菲爾克隧道(14.3公里)

  ●世界上穿越活斷層的最大斷面海底隧道

  ●世界上水壓最高的超大直徑盾構(gòu)隧道

  ●世界上首座超大直徑盾構(gòu)與大斷面鉆爆法隧道對接的海底隧道

  海天一色,碧波萬頃。蔚藍(lán)色的膠州灣海面之下,備受關(guān)注的膠州灣第二隧道(以下簡稱“二隧”)項目正在全力推進(jìn)。

  在山東省政府日前公布的2024年省重大項目名單中,二隧項目入列2024年省重大實施類項目。該項目也是青島市“十四五”規(guī)劃確定的市政道路“15515+N”工程的第一個“1”工程和中心城區(qū)“七橫九縱”高快速路網(wǎng)的重要組成部分,是青島城市更新和城市建設(shè)三年攻堅行動重點項目。

  項目啟動建設(shè)以來,在青島國信集團(tuán)項目管理和建設(shè)團(tuán)隊的合力攻堅下,項目3大工區(qū)、6個施工標(biāo)段、13個工作面、2個管片預(yù)制廠不斷刷新“進(jìn)度條”。目前,黃島端隧道單洞掘進(jìn)最長超3.2公里,已到達(dá)工程最深點——海平面以下115米;青島端盾構(gòu)段服務(wù)隧道已掘進(jìn)1公里。1月底前,三條“鋼鐵巨龍”將同時潛行膠州灣。

  膠州灣第二隧道工程建設(shè)示意圖。

  作為世界上建設(shè)長度最長的海底道路隧道,具有極其復(fù)雜的地質(zhì)條件、極度敏感的建造環(huán)境、極高要求的建造質(zhì)量、極端惡劣的服役環(huán)境等“四極”環(huán)境突出的特點,技術(shù)難度達(dá)到世界級水平……二隧工程建設(shè)規(guī)模之大、施工難度之高,將載入世界海底隧道建設(shè)史冊。

  “國信集團(tuán)將進(jìn)一步整合科研資源、凝聚各方智慧,全力攻克二隧項目建設(shè)過程中的諸多難題,努力將二隧項目建設(shè)成為新時代交通強(qiáng)國戰(zhàn)略的標(biāo)桿工程,為未來跨海通道的建設(shè)發(fā)揮示范和引領(lǐng)作用。”青島國信發(fā)展(集團(tuán))有限責(zé)任公司董事長劉魯強(qiáng)表示。

  歷時十年謀劃,落定“關(guān)鍵一子”

  在35年的發(fā)展歷程中,國信集團(tuán)始終堅守“成就城市夢想”的初心使命,緊緊匹配城市發(fā)展戰(zhàn)略,主動融入青島經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展大局。膠州灣隧道就是其彰顯國企擔(dān)當(dāng)、賦能城市穩(wěn)健“成長”的一件精品力作。

  作為一座環(huán)灣型城市,青島高度重視跨膠州灣交通,在我國跨海通道工程領(lǐng)域一直處于開拓和引領(lǐng)地位。2011年6月30日,膠州灣隧道和膠州灣大橋同日建成通車,“一橋一隧”進(jìn)一步優(yōu)化了城市路網(wǎng)格局,提高了膠州灣兩岸交通效率,人流、物流等資源要素在膠州灣兩岸間快速流動,成為青島一體化發(fā)展的強(qiáng)力引擎。迄今,由國信集團(tuán)建設(shè)運(yùn)營的膠州灣隧道已安全運(yùn)營12年有余,2023年日均通行量達(dá)8.7萬輛次,單日最高通行量達(dá)11.7萬輛次。

  2014年6月,國務(wù)院同意設(shè)立青島西海岸新區(qū),大青島發(fā)展框架不斷拉開,膠州灣東岸和西岸之間對快速交通體系的需求更加迫切。另一方面,膠州灣隧道的通行能力已接近設(shè)計流量,膠州灣跨??焖偻ǖ镭叫钄U(kuò)容,二隧項目的建設(shè)呼聲日益走高。

  2023年12月26日,膠州灣第二隧道項目黃島海域段南線與陸域段隧道順利貫通。

  事實上,早在膠州灣隧道建成通車那一刻起,國信集團(tuán)就主動作為、超前謀劃,積極論證二隧項目,啟動了預(yù)可行性研究。說起二隧項目,青島國信集團(tuán)總工程師曲立清深有感觸。作為我國海底隧道和跨海橋梁建造的引領(lǐng)者,他有著豐富的橋隧建設(shè)和管理經(jīng)驗,主持膠州灣高速、膠州灣大橋、膠州灣隧道等青島跨海通道的建設(shè),是青島構(gòu)建“隧-橋-路”協(xié)同跨海交通路網(wǎng)的見證者、參與者。

  “面對社會上關(guān)于橋隧已通車、青島有沒有必要建設(shè)第二條海底隧道的爭論,我們堅持站在未來看現(xiàn)在,科學(xué)研究審慎論證,為政府科學(xué)決策提供參考。”曲立清告訴記者,在尊重自然、尊重規(guī)律、尊重科學(xué)、尊重技術(shù)的前提下,集結(jié)兩院院士及行業(yè)專家智慧,國信集團(tuán)會同相關(guān)單位開展了大量艱苦卓絕的研究與準(zhǔn)備工作,扎實推進(jìn)項目設(shè)計及實施方案的研究論證,召開專家論證和評審會議160余次,完成30多項各類專題研究報告,一步一步繪就起二隧工程的藍(lán)圖。

  2020年4月,二隧項目正式獲得立項批復(fù)。2020年7月,國信集團(tuán)中標(biāo)特許經(jīng)營權(quán),全面負(fù)責(zé)二隧項目的投資建設(shè)和運(yùn)營。如果從2011年開始謀劃算起,二隧項目從謀劃到落地,歷時整整十年。

  施工環(huán)境復(fù)雜,直面“世界級挑戰(zhàn)”

  有了第一條隧道的建設(shè)經(jīng)驗“打底”,國信集團(tuán)項目團(tuán)隊對第二條隧道建設(shè)充滿信心。但相比一隧,二隧面對的壓力和挑戰(zhàn)遠(yuǎn)超想象。

  二隧工程主線全長17.48公里,西起西海岸新區(qū)淮河?xùn)|路,向東沿劉公島路下方敷設(shè),穿越膠州灣,至青島港附近登陸,在海泊河河口以高架橋梁形式銜接青島東岸城區(qū)。其中,隧道長14.37公里(海域段9.95公里),最深點距海平面115米,采用雙洞雙向六車道的主隧道加中間服務(wù)隧道的布置方式。整條隧道工程按城市快速路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),設(shè)計使用年限100年,設(shè)計行車時速80公里,兼具客運(yùn)與貨運(yùn)車輛跨海通道的功能。

  從技術(shù)指標(biāo)看,二隧項目海域段長度9.95公里(是一隧的2.5倍),最深點距海平面115米(較一隧深33米)。與一隧相比,二隧工程建設(shè)條件更加復(fù)雜,具有“四極”環(huán)境突出的特點,即極其復(fù)雜的地質(zhì)條件、極度敏感的建造環(huán)境、極高要求的建造質(zhì)量、極端惡劣的服役環(huán)境。

  頭頂是浩瀚汪洋大海,前方是較難準(zhǔn)確預(yù)測的海底,身處變化多端的水文地質(zhì),在世界海底隧道史上都是巨大挑戰(zhàn)。從實踐看,海底隧道突涌水、巖層失穩(wěn)、坍塌等災(zāi)害具有“強(qiáng)隱蔽性、強(qiáng)復(fù)雜性、強(qiáng)突發(fā)性、強(qiáng)破壞性”的突出特點。具體到二隧,根據(jù)前期勘察成果和已開挖段實際情況,二隧的鉆爆段基巖呈現(xiàn)出與一隧不同的水文地質(zhì)特性,一隧海底全是火山噴出巖,未曾遇見花崗巖,二隧海底卻是以花崗巖為基巖,中間穿插著眾多侵入巖,分布著導(dǎo)水性較好的張性裂隙,加之隧道埋深深、與頭頂海水貫通、水壓高、水量無限,建設(shè)過程中要面對長距離、不間斷的涌水挑戰(zhàn)。

  解決好涌水現(xiàn)象,筑牢施工安全防線,成為項目建設(shè)推進(jìn)中要突破的一道難題。

  2022年4月18日晚上9時許,超前水平探孔揭露掌子面前方7米處圍巖極為破碎,單孔涌水量高達(dá)550升/分鐘,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了膠州灣隧道及其他類似工程,現(xiàn)場形勢極為嚴(yán)峻。由于提前打了探孔,二隧項目管理團(tuán)隊立即啟動應(yīng)急響應(yīng)并確定采用“由下向上、由外到內(nèi)的分段前進(jìn)式全斷面帷幕注漿技術(shù)”進(jìn)行注漿堵水。在方案實施過程中,項目管理團(tuán)隊24小時輪流駐扎掌子面作業(yè)一線,歷時14天,注漿水泥達(dá)900噸,成功處理了突涌水,并順利穿越了該斷層破碎帶。

  在二隧項目建設(shè)過程中,類似“有驚無險”的場景經(jīng)常發(fā)生。

  安全質(zhì)量是工程的“生命線”。國信集團(tuán)始終牢固樹立“萬無一失、一失萬無”的理念,堅持安全第一,以抓本質(zhì)安全為核心,以技術(shù)安全為支撐,確保工程安全和質(zhì)量。著眼于工程的高質(zhì)量發(fā)展和高水平安全良性互動,統(tǒng)籌考慮安全、質(zhì)量、工期、運(yùn)營效率,將超前地質(zhì)預(yù)報工作納入工程工序管理,采用海底隧道綜合超前地質(zhì)預(yù)報和重大災(zāi)害智能化安全控制技術(shù),并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整和優(yōu)化隧道設(shè)計參數(shù),確保復(fù)雜地質(zhì)條件下坍塌和突涌水的風(fēng)險可知、可控。通過體系化措施的實施,前期已成功穿越7條斷層破碎帶,實踐檢驗了采用超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)、注漿堵水、超前支護(hù)等應(yīng)對措施的有效性,也積累了較為豐富的現(xiàn)場操作經(jīng)驗。

  “二隧項目是一項世界級的超級工程,我們要懷著對工程的無限敬畏,聚精會神傾力投入,一切以工程為核心,努力為城市、為人民建設(shè)一個百年精品工程。”曲立清說。

  強(qiáng)化自主創(chuàng)新,凝聚行業(yè)頂尖智慧

  勇者不避難,智者不失時。越是難干,越要抓緊干;越是硬骨頭,越要用力啃。

  創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力。針對二隧項目面臨的地質(zhì)條件復(fù)雜、作業(yè)空間有限、工序銜接復(fù)雜等挑戰(zhàn),國信集團(tuán)充分發(fā)揮大項目平臺優(yōu)勢,強(qiáng)化自主創(chuàng)新和科技攻關(guān),努力打造一條經(jīng)得起歷史和人民檢驗、對國內(nèi)乃至世界海底隧道領(lǐng)域起到示范引領(lǐng)作用的高品質(zhì)隧道。

  應(yīng)對世界級難題,需要依靠頂尖行業(yè)專家的智慧。國信集團(tuán)高標(biāo)準(zhǔn)選擇了國內(nèi)頂尖、世界領(lǐng)先的專業(yè)施工隊伍,并組建了由錢七虎院士擔(dān)任名譽(yù)主任、李術(shù)才院士擔(dān)任主任,匯集業(yè)內(nèi)頂尖專家的專家委員會,聯(lián)合建立了巖土和隧道工程災(zāi)害防控與智能建養(yǎng)國家重點實驗室、博士后創(chuàng)新實踐基地和青島市海底隧道韌性建造技術(shù)專家工作站。

  三年來,國信集團(tuán)還積極開展各項科研創(chuàng)新工作,實施一系列具有針對性的科研課題專項研究?!逗5姿淼澜ㄔ炫c韌性增強(qiáng)技術(shù)》相關(guān)內(nèi)容已被科技部列為國家重點研發(fā)計劃重點項目專項支持,《超長跨海隧道的災(zāi)害規(guī)律和施工控制》入選國家自然科學(xué)基金委重大項目、成功獲批2022年度山東省新舊動能轉(zhuǎn)換重大產(chǎn)業(yè)攻關(guān)項目,“青島國信膠州灣海洋地質(zhì)勘探成果”榮獲青島市科技進(jìn)步一等獎,該成果突破海面勘察技術(shù),探明以“滄口斷裂”為代表的主要斷裂的特性和空間展布,為工程順利推進(jìn)提供了重要參考。

  2023年10月,針對二隧工程的重難點和關(guān)鍵技術(shù)問題,國信集團(tuán)特邀第16屆國際隧協(xié)主席嚴(yán)金秀和4位挪威專家親臨項目現(xiàn)場深入調(diào)研。此外,國信集團(tuán)聯(lián)合中國中鐵股份有限公司舉辦了首屆海底隧道高質(zhì)量發(fā)展大會,展示了海底隧道領(lǐng)域最新研究成果與發(fā)展趨勢。如何實現(xiàn)超大直徑盾構(gòu)與大斷面鉆爆法隧道的對接,如何解決大水壓海域環(huán)境下的大斷面海底隧道施工的防排水問題,如何攻克世界海底隧道最大錯斷量的抗震難題,如何在海底隧道智慧建造與施工控制理念與技術(shù)方面實現(xiàn)突破……圍繞這些工程技術(shù)難題,與會專家就二隧項目隧道施工安全保障技術(shù)、隧道長距離掘進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)、隧道功能材料制備技術(shù)等方面提出了多項合理化建議,為項目高質(zhì)量推進(jìn)“把脈問診”。

  “在惡劣環(huán)境下,海底隧道快速智能建造技術(shù)及裝備等創(chuàng)新成果亟待發(fā)展。”曲立清介紹,建造技術(shù)創(chuàng)新方面,項目將應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料,突破海底隧道智慧建造與施工控制的技術(shù)難題。特別是開展海底隧道的智能施工裝備與防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)研究,應(yīng)用大型機(jī)械化配套施工,將是確保海底隧道安全智慧建造與施工控制的關(guān)鍵。

  基于此,與一隧“鉆爆法+明挖法”的施工工藝不同,二隧項目采用了“盾構(gòu)法+鉆爆法+明挖法”組合施工工法,分別從膠州灣東西兩岸向膠州灣掘進(jìn),并在海中對接。目前,二隧項目計劃投入的三臺盾構(gòu)機(jī)均已到位。用于服務(wù)隧道的盾構(gòu)機(jī)“國信號”正在海底破巖,運(yùn)行平穩(wěn),計劃每天掘進(jìn)5到6米。青島目前最大的盾構(gòu)機(jī)——兩臺15.63米的超大直徑盾構(gòu)機(jī)“海天號”“深藍(lán)號”將服務(wù)于主線隧道。其中,“海天號”已于2023年底始發(fā),“深藍(lán)號”正在進(jìn)行最后調(diào)試,預(yù)計1月底前始發(fā)。屆時,茫茫膠州灣將有“三條巨龍”同時在海底潛行。

  開啟“雙隧時代”,創(chuàng)五項世界紀(jì)錄

  一條新隧道,開啟新未來。

  從世界范圍看,二隧項目建成后,將創(chuàng)下五項世界紀(jì)錄:三條隧道(主線隧道加中間服務(wù)隧道)開挖土石方量超過600萬立方米,超過日本青函海底隧道(520萬立方米)和英法海峽隧道(480萬立方米),為目前世界海底隧道建設(shè)史上規(guī)模最大;世界長度最長的海底道路隧道,超過挪威已建成的呂菲爾克隧道(14.3公里);世界上穿越活斷層的最大斷面海底隧道;世界上水壓最高的超大直徑盾構(gòu)隧道;世界上首座超大直徑盾構(gòu)與大斷面鉆爆法隧道對接的海底隧道。

  對這座現(xiàn)代化國際大都市而言,二隧項目建成后將開啟“雙隧時代”,使跨膠州灣機(jī)動車通道由“日”字形升級為“目”字形,進(jìn)一步加強(qiáng)膠州灣東西兩岸交通聯(lián)系,有效緩解西海岸新區(qū)與青島主城區(qū)跨海通道的交通壓力,對青島環(huán)膠州灣一體化發(fā)展、優(yōu)化城市空間結(jié)構(gòu)布局、在青島都市圈中更好發(fā)揮輻射帶動和引領(lǐng)作用具有重要戰(zhàn)略意義。

  “膠州灣第二隧道項目的建設(shè)將極大提升我國海底隧道修建的技術(shù)水平,完善理論體系及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),為我國建設(shè)規(guī)模更大的海底隧道和穿江越海的地下通道提供示范引領(lǐng)作用,并將引領(lǐng)世界超長海底隧道未來。”中國工程院院士、石家莊鐵道大學(xué)教授杜彥良對二隧項目寄予厚望。



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