在黃河蘭州段地下40米深處穿越
- 發佈時間:2016-05-16 02:31:17 來源:科技日報 責任編輯:羅伯特
■新時速
5月9日,在黃河蘭州段地面以下40米深處,我國首條穿黃地鐵——蘭州地鐵隧道1號線奧體中心至世紀大道盾構穿黃區間右線順利貫通,標誌著我國隧道建設史上第一個穿越黃河地鐵隧道記錄的誕生。
穿越黃河段317米,最大埋深36.5米
我國首條穿黃地鐵區間長約2119米,穿越黃河段317米,最大埋深36.5米,最淺處距地面19.5米。該工程具有工期緊、施工地質條件複雜、風險高、任務重四大特點。據負責施工的中鐵十四局項目負責人吳遁介紹,該工程主要位於黃河地下卵石地層,卵礫石含量高,粒徑大,卵石強度高達200兆帕,再加上黃河卵石地層結構鬆散,透水性強,在掘進過程中,極易出現河床坍塌,甚至冒頂透水等重大風險。
蘭州地鐵黃河隧道位於七里河斷陷盆地內,巨厚層狀砂卵石,盾構連續長距離在大顆粒砂卵石地層中掘進,處在水頭壓力高、滲透性強、卵石含量大且硬度高的施工環境,面臨著掘進排渣困難、泥漿擊穿河床、水壓擊穿盾尾、河水倒灌、刀盤被卡等風險,業內無相關工程經驗可借鑒。2015年9月9日,中國工程院院士錢七虎來到該項目部實地勘察了黃河鄰岸超深基坑和盾構施工情況,稱蘭州地鐵穿黃隧道的地質條件是中國、也是世界最複雜、最不利的卵石地層,相比于南水北調穿黃隧道,南京長江隧道,成都地鐵、廣州地鐵的下穿水系隧道,蘭州地鐵“穿黃”的條件更惡劣、施工更困難。
數十次對盾構機配置、掘進參數等分析論證
擔負該項目施工的十四局集團此前已成功穿越揚州瘦西湖、廈門西海域、四次穿越長江,有著豐富的超大直徑和水下盾構隧道施工的經驗。憑藉豐富的施工經驗,科學的管理,精心的組織,承擔施工任務的“金城四號”盾構機自去年9月份始發以來,經過227個日夜的緊張施工,順利實現了對母親河的穿越。
中國鐵建第一勘察設計院、中鐵十四局、設備製造商中國鐵建重工集團在蘭州市軌道交通有限公司的帶領下,先後組織了數十次專家會,結合黃河蘭州段特有的地質狀況,對盾構機的配置、掘進參數及環流系統進行分析論證。針對性地對掘進參數、土倉壓力、泥漿比重及同步注漿進行調整和改進,優化盾構施工工藝,克服了卵石含量高、粒徑大、強透水地層盾構施工的世界性難題。並與蘭州大學、中南大學、蘭州交通大學等合作,形成了一系列的科研創新成果,申報並立項了《強透水砂卵石地層盾構下穿黃河關鍵技術研究》《黃河岸灘深大豎井修建關鍵技術》《蘭州軌道交通區間隧道下穿黃河施工技術及穩定性研究》等一系列科研項目。為今後的同類地層盾構施工積累了豐富的施工經驗。
“彈性密封墊+遇水膨脹止水條”雙道防水
蘭州地鐵穿黃段埋深大、水位高、透水性極強,黃河下防水是否有效,至關重要。設計院經研究特別採用管片抗滲等級為P12,設置“彈性密封墊+遇水膨脹止水條”的雙道防水措施,採用相比一般陸域段寬度尺寸加大的彈性密封墊。管片外弧外側設一道海綿橡膠墊隔砂阻泥,內弧側在預留的嵌縫槽內嵌縫密封,形成完善的管片自防水體系。通過現場實踐,盾構管片拼裝所形成的隧道可謂“滴水不漏”,防水效果非常良好。
中鐵十四局集團在完成地鐵隧道首次穿越黃河的過程中,沒出現一起安全事故,未出現一次河床塌陷,河底冒頂險情。成型隧道無一處滲漏水、管片拼裝錯臺、地表沉降均在允許範圍之內。項目部通過精心組織、優化方案、狠抓工序銜接,最高日進尺15.6m,平均日進尺4.6m,最高月進尺225m,圓滿完成了穿越黃河的施工任務。
蘭州穿黃地鐵的成功貫通意義重大,蘭州市軌道交通有限公司副總經理孫紅斌告訴記者, 此次穿黃盾構隧道的施工,屬黃河上首座交通工程類穿河隧道,亦為黃河上首座地鐵盾構穿河隧道,國內首創,具有很大的創新性。目前世界上還沒有類似地層成熟的盾構設計理論和施工技術,該隧道的施工成功填補了這一空白。蘭州做為“一帶一路”中的重要節點城市,蘭州地鐵的修建拓展了省會蘭州的發展空間,助推了蘭州經濟的發展,更是400多萬蘭州人民心之所向。將來,隨著蘭州軌道交通5條線的相繼建成,蘭州將跨入一個新的時代,蘭州這顆明珠會更加璀璨。
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