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又一个世界难题被解决!这条“断头路”要开通了

编辑:郑晓鹏2021-03-24 09:49内容来源:央视财经

新闻提要

全世界排名前十的大桥,中国上榜的有八座,全世界排名前十的跨海隧道,有五个在中国。可以说中国在隧道桥梁修建方面积累了丰富的建造经验,但是最近基建专家们却在苏州遇到了难题,有一条两公里的城市断头路,十几年都修不通,这究竟是难在哪儿呢?

全世界排名前十的大桥,中国上榜的有八座,全世界排名前十的跨海隧道,有五个在中国。可以说中国在隧道桥梁修建方面积累了丰富的建造经验,但是最近基建专家们却在苏州遇到了难题,有一条两公里的城市断头路,十几年都修不通,这究竟是难在哪儿呢?

困扰苏州十多年的断头路终于要开通,这竟然是个世界难题

△央视财经《经济半小时》栏目视频

苏州桐泾路被当地人称为“超级断头路”,两公里的路搁置了十多年没有修好。但其实早在十三年前,打通桐泾路项目就提上了议事日程,但修路方案迟迟定不下来。

原来,这条只有两公里长的道路,需要穿越两条铁路,还要穿越国家AAAA级景区山塘历史文化街区。在街区内,万顺楼、报恩禅寺等古建以及山塘河,都是工程建设的风险点。为了不破坏景观,他们也不想采用高架桥的方案。

尊重历史的同时也要发展城市,打通桐泾路势在必行。2020年10月26日,“姑苏号”大直径盾构机的刀盘缓缓转动,搁置了十多年的断头路开始了穿越之旅。别看地面上没什么动静,地下,他们正在完成世界施工建设史上大盾构穿越运营高铁的“最难案例”。

整条桐泾路长2.49公里,设计了1.7公里长的地下隧道。操控刀盘掘进的司机吴君才用“如履薄冰”形容自己的工作。如此庞大的盾构机要想在上千年的古建、河道下面悄然行进,确实不是件容易的事儿。

在盾构掘进过程中,稍有不慎,涌水、击穿、坍塌等事故就会接踵而来。而穿越沪宁城际和京沪两条铁路更是打通隧道的重中之重,难中最难。

设计时速350公里的沪宁城际每隔3分钟就会从洞顶疾驰而过,给施工带来了极大的挑战。十多年来,断头路施工方案之所以会被一次次否决,主要原因就是施工中一旦出现沉降超标,就会对行进中的高铁运行带来严重安全影响。

2毫米以内,这比一粒大米直径还要小,难度可想而知。中铁五院的总工程师谌启发为了这两毫米费尽了心思。

谌启发告诉记者,桐泾路北延工程采用直径13.25米大断面泥水盾构下穿,如此大直径盾构机要穿越运行中的高铁,这在国内乃至世界上都没有先例。他们必须要找到一个“超级护卫”。

经过一年多的试验,谌启发和他的团队终于研制出了低净空打桩机。在2017年9月,上海铁路局通过了中铁五院下穿高速铁路的加固方案。困扰苏州桐泾路北延项目的最大难题得到解决。2019年5月,桐泾路北延项目主体工程全面开工。

2021年1月9日,低净空隔离桩的最后一根钻入沪宁城际桥下。在整个施工过程中,盾构机掘进的两侧桥洞一共需要打下72根桩。在施工现场的正上方,高铁几乎每隔3分钟就会疾驰而过,丝毫没有受到影响。

随着最后一根桩一节一节地被打进地下,低净空隔离桩这个高铁的“超级护卫”也完成了它的使命。和2000多吨的大直径盾构机掘进隧道相比,一根根低净空隔离桩的施工现场并没有给记者带来直观的冲击力,但它们对整个项目的作用却非同凡响。它让大盾构穿越运营高铁成为可能,也填补了世界隧道修建技术的一项空白。

2021年1月11日,大直径盾构的左侧区间顺利穿越沪宁城际和京沪两条铁路,打通断头路最关键的两大技术难点顺利攻克。横亘在苏州城区十多年之久的世界“最难案例”也即将在2022年建成通车。

海底隧道掘进频出难题,他们要解决一个鸡蛋上站三个人的压力难题

△央视财经《经济半小时》栏目视频

就在“姑苏号”打通苏州断头路的同时,大连正在建设的地铁隧道里,也有一台巨无霸盾构机正在打通跨海隧道,这个巨无霸盾构机叫“海宏号”。直径12.26米、长达189米、重3380吨,有4层楼高。

大连地铁5号线通车后,梭鱼湾到火车站的车程将由原来的30多分钟,缩短至3分钟以内。这条线路施工最难的部分就是大连火车站至梭鱼湾南站间的海底隧道建设。隧道全长2882米,其中海域段2310米。

隧道底距离海平面最深处达50米,水压高达0.5兆帕,相当于一颗鸡蛋上站三个人。隧道穿越的地方还是岩溶强烈发育区,这给施工人员带来了前所未有的挑战,稍有不慎,就会有灾难性的后果。

工欲善其事,必先利其器。想要打通这样难度极高的海底隧道,必须要有一台能够在各种环境下都勇往直前的穿海盾构机。2019年1月18日,由中国中铁装备与中国中铁一局共同研发,也是为这条隧道量身定制的盾构机海宏号,开始了它的使命。

26岁的王斌,从海宏号2017年建造开始就在这里工作,他不用细看就能找准海宏号操作台上184个按键的位置,4层楼高的海宏号在海面50米下的每一毫米掘进,都需要王斌在几秒钟内做出精准的判断。

看似风平浪静的海面,实则暗流汹涌,这天,海底的王斌和海宏号需要穿过一个大型溶洞。按计划,溶洞应该在30天前就被填充到位,可是现在,注浆量已经超过设计量,注浆压力仍然显示没有填充到位。

海底溶洞连环生长,走向复杂,灌进去的泥浆有时候不知道顺着哪个洞就逃走了。如果泥浆填充不到位,作业面就会出现坑包,让盾构机栽跟头,而在50米深的海底栽跟头,对操作人员和盾构机来说都是致命的。

方案被提出,难题一个个被解决,海底有1000多个溶洞需要注浆,相当于为一个标准“足球场”填注三层楼高的混凝土。

溶洞问题解决了,“海宏号”开始继续向前掘进,但前行不过数米,又一个大难题出现了。由于地质复杂,盾构机的刀具被磨坏了几十把。

海宏号盾构机刀盘的总重量是450吨,刀盘上有62把滚刀,单个滚刀重量就有300多公斤,每把刀刃可以承受32吨的施工推力,但在复杂的地质环境下依然力不从心。

中国中铁一局大连地铁五号线跨海大盾构隧道项目负责人 严淦

刀盘频繁破损严重影响施工进度,有时候半个月施工,半个月换刀。从2019年1月到8月,大半年的时间,盾构机仅仅掘进了400米,为了保障按时穿海成功,设备负责人叶虎紧急赶往海宏号的生产地——郑州,请“海宏号”主设计师改进工艺。

刀具方案优化后,海底的掘进速度从每月60米提升到了90米、120米,现在已经突破每月200米,创造了国内大盾构海底硬岩地层掘进的施工纪录。过五关斩六将之后,隧道掘进终于看到了曙光。2020年10月27日,大连地铁五号线海底隧道海域段成功穿越。

半小时观察:“基建狂魔”的背后是科技创新

中国“基建狂魔”的称号享誉世界,其中盾构机的作用不可替代。有了盾构机,隧道挖掘的速度能快8到10倍,而且施工过程也更加安全。中国的盾构机实际起步很晚,20年前我们还主要依赖进口,但经过十几年的追赶,尤其是中国庞大的市场应用,让盾构机的技术走在了世界前列,曾经一台7亿元人民币的盾构机,现在只要几千万元人民币,目前中国自己的盾构机占据了国内90%的市场。不仅如此,中国盾构机还占到了全球市场的三分之二。都说我们是“基建狂魔”,其实哪有什么“基建狂魔”。在这些重大工程诞生的背后,全都是一个个奋斗的劳动者,用他们的智慧实现着科技的突破。

来源:央视财经《经济半小时》

记者:许玮 张晓婷

[编辑:郑晓鹏]

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