12月8日上午,隨著“啟航號”TBM(硬巖隧道掘進機)巨大刀盤破壁而出,由承建是最大的吊車12000噸吊車的青島地鐵1號線海泊橋站至水清溝站區間左線全部貫通。這是首個TBM隧道,同時也標志著穿越國內最密集破碎帶地鐵TBM隧道和全國首條連續運輸系統地鐵TBM隧道順利貫通。
青島地鐵1號線為連接青島西海岸新區、市南、市北、李滄和城陽五個中心城區是最大的吊車12000噸吊車的南北向骨干線路,線路起于西海岸新區峨眉山路站,止于城陽區東郭莊站,穿越膠州灣,全長60公里,是目前全國最長是最大的吊車12000噸吊車的跨海地鐵,也是青島市地鐵施工難度之最。
△青島地鐵一號線項目工程線路示意圖
2016年,隧道公司中標青島地鐵地鐵1號線,包含2站3區間,區間線路全長約3.3公里。但由于青島市市區全部坐落于各類花崗巖之上,征戰各城市軌道交通工程的盾構機在這里毫無用處,傳統的鉆爆法施工不僅施工速度慢,安全隱患也很大,而采用TBM施工速度則能達到鉆爆法的10倍,相對安全、高效。
△貫通后的TBM隧道
建設者們根據在盾構施工領域的豐富經驗,因地制宜、觸類旁通,探索解決隧道施工難題。為了控制好TBM在掘進過程中可能出現的問題,項目先后組織多次專家論證會,結合特殊的地質狀況,對TBM的配置、選型、掘進參數等一一進行分析論證,并就掘進過程中可能出現的刀盤卡死、主軸承損壞等情況制定了嚴密的應對措施,有針對性地對掘進參數、泥漿比重及同步注漿等進行調整和改進,優化TBM施工工藝,保證了施工的穩步推進。
地質就像“石頭配雞蛋”?
建設者如何攻克地質難題
海泊橋站至水清溝站區間隧道長約3300米,地層主要為硬度高達100多兆帕的微風化花崗巖,同時夾雜著77條富水砂礫的破碎帶,如同“石頭和雞蛋混雜”,是國內同類型隧道中軟硬轉換最頻繁、地質強度對比最大的工程之一。
“破碎帶是TBM施工的天敵,稍有不慎可能會帶來地面塌陷、卡機、地面建筑物傾斜、管線損壞等嚴重事故?!表椖控撠熑宋呵逦浣榻B道,“隧道掘進后期,幾乎平均不到40米就會出現一條破碎帶,那個時候能吃上一頓安穩飯簡直都是奢望?!?/span>
為保證TBM順利掘進,施工團隊結合項目實際地質特點,通過經驗借鑒與專家評審,編制了專項施工方案。與此同時,隧道公司也積極開展科技攻關,創新采取優化刀盤參數、超前地質監測、破碎帶注漿處理、“遠程監控系統”等多項舉措,嚴格控制掘進參數、吹填碎石、壁后注漿,成功實現隧道平穩掘進。
建設者們很調“皮”!
TBM掘進開創技術先河
除地質條件復雜,渣土運輸也是制約TBM掘進效率的重要因素。據統計,TBM掘進過程中高峰期每天將產生約1960立方米渣土,傳統地鐵建設使用的礦車作業循環平均45分鐘以上,建設全程共需約2萬次危險吊裝作業,效率低、風險大,設備損耗大。
為解決渣土運輸問題,施工團隊經過反復地研究和試驗,創新采用“連續皮帶機+水平儲帶倉+垂直皮帶機+旋轉布料皮帶機”連續運輸系統,這在國內TBM地鐵隧道施工領域尚屬首次使用。該系統不僅消除了垂直提渣和洞內機械水平運輸的安全風險,并且較傳統的礦車出渣減少了近2萬次的渣土提升和1萬次的機械水平運輸,綜合工效提高了近3倍,特別是在掘進3公里長遠距離后,仍然達到日進尺31.5米的最好成績,創下國內地鐵施工遠距離TBM日掘進最高紀錄。自2016年入場以來,面對全新的困難與挑戰,建設者們奮發圖強,確保了“啟航號”TBM的順利貫通,填補了隧道掘進工程領域的一項空白,并積累了大量寶貴的施工經驗,培養了一大批新型技術人才,為進一步完善“穿越設備全覆蓋”戰略布局打下了堅實的基礎。