中國中鐵隧道股份有限公司

【人民鐵道報】見證中國大直徑盾構隧道建設發展歷程

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大直徑盾構隧道,21世紀中國的又一張新名片。它的推廣應用是我國基礎設施建設能力躍入世界先進行列的重要標志。在我國,中鐵隧道股份有限公司是最早參與國內大直徑盾構隧道施工建設的企業之一,并連續承建了國內多個大直徑盾構隧道標志性工程,見證了中國大直徑盾構隧道建設從無到有、從弱到強的發展歷程。

 

水下大直徑盾構隧道,開啟穿江越洋新時代

在盾構隧道施工行業,直徑7米以上的隧道稱為大直徑盾構隧道,12米以上的稱為超大直徑盾構隧道。水下大直徑盾構隧道作為大直徑盾構隧道的重要組成部分,代表了當前隧道行業的前沿水平。2004年“萬里長江第一隧”——武漢長江隧道的修建將中國水下大直徑盾構隧道帶入世界領先行列。

2007年12月2日凌晨,這是載入中國隧道建設史的一刻:在攻克復雜地質條件、長距離江底掘進、大斷面水下作業、高水壓江底施工等難關后,中鐵隧道股份公司的建設者們駕駛著“長江一號”大直徑泥水平衡盾構機順利穿越長江,實現了中國隧道工程史上大直徑盾構機首穿長江的壯舉。

2008年12月29日,這座可抗6級地震和300年一遇洪水、設計使用年限100年的隧道建成通車。它的建成完善了長江交通架構,開創了江上架橋、江面行船、江底通隧的三維立體交通新格局。

繼武漢長江隧道之后,中鐵隧道股份公司承擔了南水北調中線穿黃工程施工任務。

南水北調中線穿黃工程總長19.3公里,其中“萬古黃河第一隧”穿黃隧洞全長4250米。施工過程中,盾構機需一次性洞穿黃河。在穿黃隧洞建設過程中,中鐵隧道股份公司創造出了多個“全國第一”和“國內之最”。

穿黃隧洞豎井深76.6米、外徑21米、內徑18米,其地下連續墻結構為國內最深。

穿黃隧洞施工中采用液壓雙輪銑槽機,一期槽與二期槽間采用銑接頭連接,屬國內首創。

穿黃隧洞直徑9米、整機長80米、重1166噸的泥水加壓平衡式盾構機,從深達50米、高水壓的圓形豎井內進行始發,在國內尚屬首次。

大直徑盾構海底隧道是隧道及地下工程的“明珠”,以風險大、技術難、成本高著稱。在這一方面,目前我國處于世界先進行列,代表性工程有廣深港高鐵獅子洋隧道、廣州臺山核電站取水隧洞等工程。

廣深港高鐵獅子洋隧道是我國首條水下鐵路盾構隧道,也是世界上通行速度最快的水下鐵路隧道。隧道全長10.8公里,設計時速350公里。施工過程中,中鐵隧道股份公司使用直徑11.18米的大直徑泥水平衡盾構機進行施工,并在國內首次采用“相向掘進、地中對接、洞內解體”工法,實現了盾構機水下對接、水下解體的隧道施工先例。

在中國海底隧道建設史中,中鐵隧道股份公司承擔了國內首條海底大直徑盾構隧洞——廣東臺山核電站1號、2號機組海域工程取水隧洞施工任務。該工程使用一臺開挖直徑9.03米的泥水平衡盾構機進行施工,破解了海底特硬地層及孤石群這一盾構施工難題,掌握了長距離海底盾構掘進、帶壓進艙換刀等泥水盾構施工關鍵技術,并創造了單日掘進40.5米、月掘進844.5米的大斷面泥水盾構施工全國紀錄。工程提前128天貫通,順利通過核電站國際標桿建設7級驗收。

此外,中鐵隧道股份公司還承擔了杭州地鐵1號線三期工程錢塘江隧道、衡陽合江套湘江隧道、杭州沿江大道運河隧道、杭州慶春路過錢塘江隧道、長沙南湖路湘江隧道、長株潭城際鐵路湘江隧道以及珠江三角洲水資源配置工程土建B3標、杭州香積寺路西延工程、廣州市軌道交通4號線南延段5標、杭州環城北路地下通道等大直徑盾構隧道工程施工任務。

 

邁入13米以上級別,挑戰超大直徑盾構隧道施工

從7米以上大直徑盾構隧道,邁入12米以上超大直徑盾構隧道,其施工難度呈幾何倍數增長。

2015年4月開工建設的佛莞城際鐵路3標獅子洋隧道,標志著中鐵隧道股份公司正式邁進開挖直徑13米以上盾構隧道的行列。

該隧道為單洞雙線水下鐵路盾構隧道,采用13.61米的超大直徑泥水平衡盾構機掘進,施工中需下穿獅子洋,長距離穿越軟弱土層、軟硬不均、全斷面硬巖和破碎帶不良地層,是國內在建的最大直徑水下鐵路盾構隧道、最大水頭的水下盾構隧道。正是在這種高難度、高強度、高風險的“三高”施工環境里,中鐵隧道股份公司培養了一批能夠熟練掌握大直徑盾構施工關鍵技術的工匠人才,破解了水下常壓換刀、復雜地層水下長距離掘進等瓶頸難題。

廣東省汕頭市,在波濤洶涌的蘇埃海灣下,中鐵隧道股份公司的建設者們駕駛著兩臺直徑超過15米的超大直徑泥水平衡盾構機向對岸汕頭主城區掘進。

汕頭海灣隧道不僅直徑大,而且施工建設難度在行業前所未有,其施工中盾構機需穿越震陷軟土、液化砂土、花崗巖硬巖突起、孤石等復雜地層。不僅如此,海灣隧道還處于8度地震烈度區。面對諸多世界級施工難題,中鐵隧道股份公司的建設者們邊施工邊探索,在國家級智囊團的支持下,利用有針對性設計盾構機、工藝工法創新優化、嚴控掘進參數、加強監控量測等技術手段,逐步總結出一整套科學合理的海底超大直徑盾構隧道施工技術。

在改革開放最前沿的深圳市,中鐵隧道股份公司承擔施工了目前國內在建的最大直徑盾構隧道——深圳春風隧道。該隧道采用一臺直徑15.80米中國自主研制的最大直徑泥水平衡盾構機進行掘進。

春風隧道盾構區間總長3603米。施工中,中鐵隧道股份公司建設者們駕駛的盾構機必須在軟硬不均地層中長距離掘進。此外,盾構機還將穿越深圳地鐵9號線、深圳站、深圳海關大樓等眾多建構筑物。這對中鐵隧道股份公司來講是一次突破自我的挑戰,對整個中國大盾構隧道施工的技術和管理來講也是一次新的突破和嘗試。

與此同時,中鐵隧道股份公司還承擔了深圳媽灣跨海通道、珠三角城際軌道交通穗莞深城際鐵路琶洲支線工程、杭州天目山隧道等直徑13米以上的超大直徑盾構隧道施工任務。

 

穿山越嶺,大直徑TBM“顯神威”

隧道掘進機包含盾構機和TBM兩類。一般來說,盾構機在歐洲也被稱為TBM,但在中國習慣上將用于軟土地層的隧道掘進機稱為盾構機,將用于巖石地層的隧道掘進機稱為TBM。因此,廣泛意義上講,大直徑TBM隧道與大直徑盾構隧道同屬一類。

我國的TBM施工起始于西康鐵路秦嶺隧道。隨著我國基礎設施建設的進一步發展,TBM隧道的直徑也向更大方向發展。作為最早引進TBM施工的企業,中鐵隧道股份公司擁有雄厚的技術、人才積累,在大直徑TBM隧道施工方面具有核心競爭力。當前中國大直徑TBM隧道施工領域,由中鐵隧道股份公司參建的大瑞鐵路高黎貢山隧道是最具代表性的大直徑TBM隧道。

在大瑞鐵路高黎貢山隧道施工中,TBM需穿越18種不同地層、19條斷裂破碎帶,僅出口段就需要穿越8種巖性、7條斷層,幾乎囊括了隧道施工所有不良地質和重大風險。

面對高難度的施工環境,中鐵隧道股份公司采用兩臺TBM進行正洞、平行導洞施工。其中,應用于正洞施工的“彩云號”TBM,長230米、開挖直徑達9.03米、重1900噸是我國第一臺完全自主研發生產的大直徑TBM,填補了我國9米以上大直徑TBM研發制造的空白,同時也是當前世界同類型中最先進的TBM。

擇高處立、向遠處看、尋寬處行。面對發展變化中的市場,中鐵隧道股份公司走出了一條符合自身發展的大直徑盾構隧道施工專業化道路。

 

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