工程

世界性难题被攻破:大连第一条地铁海底隧道贯通

见道网 2021年03月25日
  • 大连第一条地铁海底隧道的贯通,是人类第一次在海底岩溶地层实施大盾构掘进,为全球海底隧道建设提供了中国智慧和范本

辽东半岛,黄海之滨,大连第一条地铁海底隧道于2021年岁首贯通。在人类地下阡陌的蓝图上,它不算最长亦非最深,但却是业界瞩目的一座里程碑——这是人类第一次在海底岩溶地层实施大盾构掘进,为全球海底隧道建设提供了中国智慧和范本。

中国第一艘万吨远洋货轮“跃进”号从梭鱼湾启航

这条隧道所穿越的海域,名叫梭鱼湾,是中国船舶制造业的摇篮。中国第一艘万吨远洋货轮“跃进”号、第一艘导弹驱逐舰“济南舰”、第一艘航母“辽宁号”……中国船舶制造业80多个“第一艘”产品在这里建成起航。

辽宁号

习近平总书记考察辽宁时曾来到这里,强调要深入实施创新驱动发展战略,并对大连作出了建成产业结构优化的先导区和经济社会发展的先行区的重要指示。

天行健,君子以自强不息。在开启全面建设社会主义现代化国家新征程、实施“十四五”规划的开局之年,这项被业界称为超级穿海工程的告峻,展开了一幅创新拼图。

穿江越海遇险阻

“我们面对的是一条在全球没有先例的海底隧道工程。”大连地铁五号线04标盾构区间项目经理部常务副经理张玉宝说。今年38岁的他在全国各地建地铁十余年,是这条隧道从筹建到竣工的全程参与者。

与张玉宝并肩的是总工程师王建。2016年11月,他刚结束武汉地铁6号线穿江隧道工程,便接到筹建大连地铁5号线海底隧道工程的调令。

从江城到滨城,从穿江到越海,36岁的王建踌躇满志。“这条隧道穿越1538米岩溶强烈发育区,大小溶洞千余个,三大溶洞群最大洞高29.8米,相当于10层楼高,盾构掘进像’排雷’一样小心翼翼……”

建设如此一条充满挑战的隧道,具备国内地铁修建技术领先水平的中国中铁也倍感压力。中国工程院院士、中国勘察设计大师,以及国内地铁领域顶级专家,组团来给这条海底隧道“把脉会诊”——光专家咨询会就开了15次,将其定性为史无前例的世界性难题。

火梭区间顺利穿越三大溶洞群

群英荟萃破难题

是难题就要攻破。四年前,意气风发的李占伟为此而来。2017年7月,他于中国地质大学地质工程专业毕业后,便迫不及待地奔往远隔千里的大连,生怕错过“世界性难题”的解题过程。他是来这个项目的第一个应届硕士生。

“我的同学毕业后去科研单位工作的多,但我更愿意把’世界性难题’所在的施工现场当成实验室。”李占伟说,能够参与这个项目是他人生中的第一个骄傲。

李占伟来到项目部时,困难重重的海上探测正令专家团队和施工团队夙兴夜寐。经过初勘、详勘、专项勘察,探测图纸仍不够精准。绝不能让盾构机“摸黑”掘进!一股“啃硬骨头”的倔劲儿弥漫在勘测队伍中。

终于,一个一举两得的探测法——“钻探+弹性波CT扫描”方案确定。两艘岩溶专项勘测船并驾齐驱,沿隧道的宽界在海底打出两排栅栏一样的孔,一边取样分析地质,一边在孔内下置CT扫描仪,像给人体做CT扫描一样,地毯式找出1000多个溶洞。这一创新之举,既准确标注了溶洞的位置、大小又细致分析了隧道的岩层、土质,为设定溶洞处理方案、制定盾构机掘进方案等提供了重要依据。

“在海上处理这么多、这么大的溶洞,空前未有。”工程部副部长、32岁的滕子阳说,如同马蜂窝一般遍布盾构区间的上千个溶洞,均由他率注浆队伍逐个填实。

“2018年3月15日,我们开始处理29.8米高的那个最大溶洞,注浆队全天候作业,整整干了3个多月,才把巨洞填实,注入水泥5000多吨……”滕子阳说。2019年12月20日,溶洞海面预处理完成,不舍昼夜、三年零四个月。

参建员工欢庆隧道贯通

大国重器来助力

溶洞处理过半,盾构开始掘进。项目经理严淦是中国中铁的第一批盾构机司机,此次全面负责这项“超级穿海工程”,他深感自豪:“十几年前我们开的盾构机是进口的,而现在都是中国造。”

2882米的盾构区间,一台直径12.26米、长289米、重3380吨的盾构机,“追求比深海更深 作风比硬岩更硬”的中国中铁建设者创造了海底长距离硬岩地层月掘进212米的国内最高纪录。

副总工程师叶虎,最熟悉这台名为“海宏号”的盾构机。“这个大家伙是专为掘通这条隧道而量身定制的,全球独一无二。”全程参与了“海宏号”的设计、研发、制造,34岁的叶虎如数家珍:“这台国产大直径气垫式泥水平衡盾构机,是全球首台使用常压刀盘穿越溶洞群的大盾构,功能之全堪称世界之最。”

“它拥有超前地质预报系统及360°超前钻注系统,掘进过程中遇到未预料的溶洞可实现自动注浆;它还有精良的传感系统,掘进时’感到’力量不平衡可马上调整掘进姿态……”叶虎说,这台“聪明”的大盾构有十几种不同参数的刀具——它们像锋利的牙齿一样在海底啃洞,从2019年1月18日始发掘进到 2021年1月10日掘通出海,累计换刀2200多把。

整整两年,“海宏号”不辱使命,使中国在跨海隧道工程领域又掌握了一项绝技。

盾构机内部

青春力量显担当

从开始的十人筹备组到现在的二百人项目部,这支破解“世界性难题”的施工管理团队,平均年龄只有32岁。

李占伟是这个项目的第一批注浆施工现场技术员、第一批大盾构司机,如今已成长为该项目科研小组的骨干。“注浆施工刚开始时举步维艰,大家白天在现场修建海上作业平台、实施钻孔注浆,晚上在实验室根据钻孔深度、温度、压力的变化反复试验浆液配比和凝固时间。”李占伟说,海上注浆比想象的困难数倍。

在这个项目里,李占伟还体味了责任与担当的分量。“盾构机进场后,我们开始学习操作掘进,花了近2个月将操作台上的200多个按钮烂熟于心。”他说:“因为错按一个按钮就可能导致盾构机循环系统爆管,一个参数变化没注意到就可能导致盾构机掘进姿态失衡,任何一次操作失误都可能给隧道带来灭顶之灾……”

项目部里有个“梁西军劳模创新工作室”,这里的灯光动辄亮至深夜。“梁西军是我们中铁一局的全国劳模,他的创新工作室遍布公司各个项目部,哪里有难题他就出现在哪里。”李占伟说,梁西军是他奋斗的榜样。经过四年的磨练,这个29岁的年轻人完成了《海域岩溶盾构隧道施工关键技术科研报告》的10万字初稿。

一批像李占伟一样技术全面、善于钻研的青年人在该项目中迅速成长。他们从五湖四海汇聚于此,以青年力锻铸创新力,创新多项工法,发明专利十余项。很多人把争分夺秒攻克“世界性难题”当成实现梦想的舞台,身在大连这样一座国际旅游城市,却只在电视里看到过棒棰岛、在广播里听到过金石滩、在大客车里见到过星海广场……

司机正在精心操作海宏号盾构机

大连是中国北方第一座建设海底隧道的城市。

2017年3月,作为采取PPP模式建设的重大城市交通基础设施,大连地铁5号线成为备受瞩目的大连经济社会高质量发展新引擎。大连地铁5号线海底隧道是全线控制性工程,它将使梭鱼湾两岸30分钟的车程缩短至3分钟,擘画出大连“一湾两岸”的城市新格局。

功不唐捐,玉汝于成。在中华民族实现第一个百年奋斗目标之际,中国中铁建设者们以不放弃、不退缩、不止步的勇力,百折不挠破解“世界性难题”,全力以赴奔向第二个百年奋斗目标!(转载请注明见道网www.seetao.com )见道网视频栏目编导/甘林平


0
收藏