盾構機輕輕掘開江北出洞口洞壁,武漢長江隧道的東西雙線隧道貫通了
19日,隨著“地老虎”(盾構機)輕輕掘開江北出洞口洞壁,武漢長江隧道的西線隧道也貫通了。就在三個月前,這條隧道的東線隧道已先期成功貫通。這標志著,歷時三年多的施工,“萬里長江第一隧”雙線隧道正式成功貫通。
50年前,“萬里長江第一橋”——武漢長江大橋建成通車,結束了中國數千年來長江天塹“有舟無橋”的歷史。如今,“萬里長江第一隧”的雙線貫通,標志著我國隧道建設攻克了水下施工技術難題,長江過江交通進入了一個歷史新紀元。
“萬里長江第一隧”是否安全？施工中采用了什么技術？記者為您解密。
可抵抗300年一遇洪水
據介紹,武漢長江隧道是首條開工建設的長江水下隧道工程。隧道全長3609米,按東西雙洞雙向4車道公路隧道標準建設,車速可達每小時50公里,設計單向日通行能力為5.2萬輛。單條隧道地下盾構施工長度為2540米,北接漢口大智路,南通武昌友誼大道,由東西線分頭從江南武昌向江北漢口推進。
武漢長江隧道位于武漢長江大橋和長江二橋之間,其抗震級別為6級,可以抵抗300年一遇的洪水。建成后預計每天可通車9萬輛,武昌至漢口的車程可縮短至7分鐘左右。屆時,武漢23%以上的過橋車輛改走隧道過江,江上架橋、江面行船、江底通隧的三維立體交通新格局將形成。將大大緩解日益擁堵的武漢城市交通的壓力,并減少過境車輛通過武漢的時間。
12道保險護“巨龍”
2006年12月28日,隧道成功穿越武漢理工大學6層高的電教大樓。從隧頂到該建筑物,僅相距7米。類似的穿越,在從南至北的掘進中還依次經過武九鐵路、長江防洪堤、魯茲故居等多處建筑的深樁基。“對樓房實施加固,挨個打下鋼筋樁,再澆注混凝土。”施工方中鐵隧道集團聯合體綜合部長楊楠說,惟有這樣,才能將地基沉降控制在安全范圍內。
怕“驚動”地基,只是長江隧道施工的風險之一。復雜的地質條件、長距離水下施工,給隧道施工帶來的風險多達12種。如,過江段地質勘探、盾構掘進姿態失控導致管片無法拼裝、豎井和盾構隧道被暴雨淹沒……
為給“第一隧”“保駕護航”,武漢長江隧道工程參考了國內外穿江越海等水底盾構施工經驗,并邀請諸多知名專家參與評審,編制完成了施工安全風險防范及應急救援預案,詳細對潛在風險進行評估,并為規避風險出臺等應急措施,一共為這條江底巨龍上了12道保險。
計劃年底前建成通車
據工程負責人介紹,長江隧道雙洞雙雙實現安全貫通,說明首條穿江隧道的工程難點已被一一克服。下一步將進行隧道的內部設施建設階段,以及南北兩岸出入口段的建設,預計今年內能完工。隧道計劃在年底前建成通車,屆時將大大緩解三鎮過江交通壓力。
長江隧道是圓形隧道,直徑近12米。路面位于離隧道底部2.3米的地方,單線為雙車道,通車路面寬7米。路面以下的空間分為兩部分,一半作為逃生通道,另一半用于鋪設電纜、光纜。路面每80米設有一個逃生井,平時井蓋關閉,遇有緊急情況時井蓋開啟,疏散人員。
此外,隧道內還將進行裝修,安裝通風系統、照明系統。東線隧道路面施工已經展開,西線隧道路面施工將在一個月內展開,今年底前可完工。
但是,長江隧道由盾構段和明挖段(隧道江南、江北連接線)組成,僅盾構段完工并不能通車。記者了解到,由于種種原因,隧道明挖段年底能否竣工、通車還無定論。目前相關部門正全力以赴推進工程。
“風險應急預案”沒用上
4月19日早晨,武漢長江隧道雙線貫通,施工方中鐵隧道聯合體長江隧道項目部總工程師侯建軍終于松了口氣:“三年多來,我們時刻都緊繃著弦,擔心隧道出風險。現在來看,施工非常順利。”
侯建軍拿出厚厚一疊紙,擺在記者面前:“看,施工之前我們針對隧道盾構施工中可能出現的風險,制定了這么多的應急預案。現在隧道貫通,這些預案也可解密了。”
江底換刀難度系數最高
施工方曾設想:長江洪水期間,盾構機掘進至江心底部,突然刀具損毀,必須更換刀具。這時,必須派人進入盾構機密閉的高壓氣艙,人工更換刀具。據測算,此時此地高壓氣艙內的壓力有0.6兆帕,人呆在里面相當于呆在水深60米的地方,一般人根本無法忍受。在國外,有專門的隊伍負責為盾構機換刀。
施工方曾挑選多位身體素質好的人員,到海軍工程大學接受潛水專業培訓。在東線盾構機進入江底施工前,還組織了一次“實兵演練”:當時高壓氣艙內的壓力為0.45兆帕,施工方派接受過專門訓練的人員進艙檢查盾構機刀具,時間近1個小時。這名工作人員覺得很難受,但由于經過了專業訓練,且時間不算太長,壓力較小,出艙后身體正常。
萬幸的是,整個施工過程中刀具雖有磨損,但無須更換。
最嚴密封設計防止水淹
施工方設想的最可怕的風險是:長江洪水期間,盾構機掘進至江底,隧道突然漏水。
侯建軍介紹,江水涌進隧道后,不僅會淹沒盾構機、隧道,更會順著隧道流進豎井。洪水期間,長江水位高于豎井,這意味著江水將會通過豎井涌進武漢市區。“有些武漢人很熟悉‘管涌’,實際上這一幕就好比是人工制造的特大管涌。”
隧道漏水的原因主要是盾構機尾部密封失效。為防范這一風險,施工方要求盾構生產廠家對盾尾做了最嚴密的密封設計,密封油脂選用的是日本產國際著名品牌油脂,在各類盾構機油脂中價格最貴。經過周密安排,漏水事故沒有發生。
最耐磨刀具攻克江底障礙
施工方設想了種種風險,但沒有想到——江底居然遇到了炸彈、機槍子彈、錨船用的“地牛”(地錨——編者注),導致盾構機刀具嚴重受損。
侯建軍說,當初對江底地質條件勘測得非常細致,但江底炸彈之類的東西是很難勘測到的。盾構機在江底施工中遇到了這些障礙,刀具受損嚴重。所幸的是在訂購盾構機時,中鐵隧道公司提出要用最耐磨的刀具。雖然刀具受損,但因其本身耐磨性好,仍能繼續使用。若不是有“先見之明”,就只能在江底痛苦地換刀了。
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世界水底隧道之最
最早的水底隧道
1818年至1843年,英國在倫敦泰晤士河下,修建了一條水底隧道,長458米。這是世界上最早的水底隧道。
最早的海底鐵路隧道
1942年,日本在下關和門司之間修筑了一條長6.3公里的海底隧道。這是世界上最早的海底鐵路隧道。
管段沉埋最長的海底隧道
1970年,美國加利福尼亞、舊金山海灣地區的快速交通隧道,水底部分長約5800米,是當時管段沉埋最長的海底隧道。
最長的水底隧道
穿越津輕海峽的日本青函隧道,全長58.85公里,這是世界上最長的水底隧道。
運送速度最快的水底隧道
英吉利海峽隧道連通英法,1987年動工,1994年竣工并投入使用。隧道長度約為51公里,乘坐時速300公里的“歐洲之星”列車,穿越隧道只用26分鐘,這是運送速度最快的水底隧道。
水底隧道主要施工方法
沉管法
即將管道直接埋入水底形成通道。造價低、工期短、施工條件好,在運營條件、防水、防災等方面明顯優越,但在施工過程中對防洪、通航和環境的影響相對較大。
代表作:美國舊金山灣隧道、荷蘭鹿特丹隧道
盾構法
盾構法,即使用盾構機在水底掘出一條通道。盾構法技術成熟,對防汛沒有影響,拆遷量較小,施工期短,施工時航運不受影響。
代表作:日本東京灣海底公路隧道
礦山法
即埋置于基巖、用傳統鉆爆法或臂式掘進機開挖隧道,也稱“鉆爆法”。埋深大,工藝簡單、靈活,可根據施工監控量測的信息反饋來驗證或修改設計和施工工藝,以達到安全與經濟的目的。
代表作:英吉利海峽隧道、日本青函隧道
