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四局盾構(gòu):“地下蛟龍”的繡花絕技

華中公司發(fā)布時間:2024-11-11 14:27:53  作者:鄧瑤

科幻小說《三體》里,地下城市如同一片科技巨型森林,房子像葉子一樣懸掛在“樹枝”上,居民搭乘“樹干”里的電梯相互通行;電影《輻射》里,人們統(tǒng)一著裝,紀律嚴明地居住在地下避難所里,每一個避難所依靠地下隧道連接,關(guān)卡由專門的人員進行看管……

這些科幻作品的暢想,并非沒有依據(jù)。地下世界作為“第四國土”,一向是科幻作品的“??汀?,充滿未知色彩。而現(xiàn)實中,有了“黑科技”的加持,越來越多地面上的事物“鉆”進了地下,神秘感不言而喻。

如今,在水電四局華中公司所屬項目里,擁有黑科技、地下蛟龍之稱的盾構(gòu)機、TBM正不分晝夜穿越在全國各地的下泥巖中,挖泥掘土,破石開路,化阻礙為通途,花樣展示著它的“繡花”絕技。

夠領(lǐng)先!高原之巔上獻演“舞龍”傳奇

“此生必駕318!”

全國最美的自駕線路——318川藏線,在這條路上,你可以經(jīng)過美麗的“玉龍雪山”“香格里拉古城”,領(lǐng)略“梅里雪山”主峰“卡瓦博格”英姿,欣賞“千年鹽田”的神奇……這樣一條壯麗的“天路”,也許是眾多自駕游者望而不可行的夢想之行,但這卻是西藏GX-TBM項目人員入場的必經(jīng)道路。

西藏GX-TBM項目位于西藏自治區(qū)芒康縣曲孜卡鄉(xiāng)境內(nèi)。項目距芒康縣城公路里程104千米。芒康縣處于西藏與四川、云南交通聯(lián)系的樞紐地帶,是西藏的東大門和西藏聯(lián)系內(nèi)地的重要交通通道,是滇藏線(G214)與川藏南線(G318)的交匯點。

2022年,水電四局作為高原水利水電建設(shè)行業(yè)的排頭兵,創(chuàng)造性地提出將TBM施工技術(shù)運用到水電站相關(guān)建設(shè)中,開創(chuàng)了國內(nèi)行業(yè)的先河。要創(chuàng)造好這個“首次”,使命光榮,責任重大。經(jīng)過現(xiàn)場探勘,該地區(qū)溝壑縱橫,山勢陡峻,特別是在右岸施工便道有6個“之”彎且每一個彎道轉(zhuǎn)彎半徑小,因此前期TBM在工廠制造調(diào)試完畢后,交通運輸、拆解重組是擺在項目部面前的一個大難題。

“從轉(zhuǎn)運場地到右岸4號工業(yè)廣場設(shè)備組裝區(qū)路程大約是12公里?!表椖拷?jīng)理蘇軒彬?qū)BM運輸組裝過程記憶猶新?!斑@種事情肯定要事無巨細,比如我們會指派專人對沿途坑洼路段進行修補、封路,同時引導車輛,為TBM轉(zhuǎn)運保駕護航。”

運輸完畢只是成功的第一步,如何實現(xiàn)全方位重組可以說是一個不小的挑戰(zhàn)。好在華中公司早有謀劃,通過多年培養(yǎng)發(fā)展,目前,自有盾構(gòu)、TBM產(chǎn)業(yè)工人455名,為解決各類盾構(gòu)、TBM施工問題提供人才保障。

因此項目部在TBM進場前抽調(diào)“精兵強將”組建TBM專業(yè)裝機團隊,主動學習TBM的構(gòu)造、原理及組裝工藝流程,主動與廠家溝通對接,準備TBM組裝所需的專業(yè)工器具等等。從TBM進場伊始,專業(yè)團隊克服現(xiàn)場交叉作業(yè)面多、早晚溫差大、現(xiàn)場風沙大、TBM拆解散件多等不利條件,從臺車吊裝連接到風水電管路連接……每一顆螺栓穿裝、每一條管線連接都嚴格執(zhí)行TBM組裝規(guī)范要求。終于,這條名為“滄瀾江1號”的“高原蛟龍”在全員努力下成功“化形”。

雪山藍天銘記,高原大江為證。那天,現(xiàn)場作業(yè)人員站在4號工業(yè)廣場步進洞口放眼望去,已組裝完成的TBM宛如一條蓄勢騰飛的鋼鐵巨龍,顯得格外壯觀。

“煉成兵器”才意味著可以正式開始“主線”任務。

作為“主線”任務的TBM隧洞總長度約5.551公里;線路斷面最大縱坡為4%。隧洞巖石主要為中風化/微風化花崗閃長巖地質(zhì)較為堅硬局部分布少量碎裂巖體,局部出現(xiàn)節(jié)理密集帶或小斷層。其中,4號隧洞掘進、回退、二次無導洞偏載始發(fā)施工是一個大BOSS。

在無任何參考資料,只能摸著石頭過河的情況下,技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場出現(xiàn)的問題及時優(yōu)化方案,在掘進需嚴格控制刀盤轉(zhuǎn)速、推進速度與推力大小,調(diào)整左右兩側(cè)行程差,填充輔助鋼支撐工裝與方木。最終于2023年9月6日8:30實現(xiàn)“瀾滄江一號”TBM設(shè)備支撐盾全部入巖,標志著4號道路偏載二次始發(fā)掘進順利完成,進一步填補了國內(nèi)TBM同條件無導洞施工的技術(shù)空白。

從2023年5月始發(fā)至今,全體員工克服高原缺氧、極端氣候地貌、停水停電、手機網(wǎng)絡(luò)無信號等不利因素,累計掘進5333.25米,取得了單臺設(shè)備月最高進尺637.79米,日最高進尺是34.94米的成績,用實際行動在高原之巔上獻演“舞龍”傳奇。

夠刺激!北疆戈壁中演繹掘進史詩

大漠黃沙,萬里層云。茫茫戈壁灘中搖曳著緩緩落幕的紅日,摻雜著沙礫的北風訴說著這片土地孤獨、荒寂。對于夏旋這一行人來說,饒是他們這樣的粗漢子,面對此情此景,也不由得滿腔情愫,感慨萬千。誠然,這行人不遠萬里來到新疆,并非為了感受邊塞的遼闊壯美,而是帶著任務來完成邊疆戈壁里的隧洞掘進工程。

新疆項目隧洞全長32.948千米。其中TBM隧洞長26.345千米(第一段長13484.865米、第二段長12860.778米),為按時完成隧洞貫通節(jié)點目標,項目第一段采用一臺設(shè)備獨頭掘進,第二段采用兩臺設(shè)備相向掘進。

“我們長期在富水、斷層破碎帶等復雜洞段進行TBM掘進,真的可以說是舉步維艱?!?/p>

在項目總工程師李永冬看來,TBM設(shè)備自2017年8月23日開始掘進到2017年10月21日出現(xiàn)涌水,再到順利貫通前夕,“堵水-掘進-再堵水-再掘進”已經(jīng)成了家常便飯,涌水期間,洞內(nèi)最高水量達每小時1950方,最長停機堵水時間104天,向隧洞外排水總量5065萬方,相當于3.5個西湖的湖水量。

此外,六個月以上的漫長冬季,富水、易碎的地質(zhì)環(huán)境導致施工環(huán)境十分惡劣,潮濕陰冷是這條隧洞的自帶buff,大量的突涌水使施工作業(yè)人員長期泡在水中,上班途中乘坐的小火車經(jīng)常如“船”一樣在隧洞中沖鋒漂流,逆行而進,車廂及座椅常年受水腐蝕銹跡斑斑。

為打倒涌水這個“攔路虎”,保證項目施工進度,項目部充分研究本標段地質(zhì)特點,針對軟弱、破碎、富水巖層洞段,充分利用TBM設(shè)備自身的出渣和支護設(shè)備,在掘進時采用“調(diào)整參數(shù),適速推進,減少擾動,控制坍塌、加固堵水,封模回填”的施工原則;支護時采用“強支拱架,加密鋼排、網(wǎng)板結(jié)合,封閉塌腔,應急噴錨”的處理措施。同時,積極聯(lián)動外部單位,開展超前地質(zhì)預報(地震波法)和超前探水預報(激發(fā)極化法),對前方100米至2公里內(nèi)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)及地下水分布情況進行超前預報和分析,根據(jù)超前探水結(jié)果和已揭露圍巖出水情況,提前策劃堵水措施。

好在萬般皆努力,越挫越彌堅。自2017年2月進場后,新疆項目先后克服了人員短缺、物資進場困難、淡水稀缺、氣候極端等不利條件影響,全身心駐扎戈壁灘,筑就了不屈不撓的“滿灘紅”。項目部兩臺TBM先后攻克了突發(fā)涌水、穿越斷層破碎帶等諸多不良地質(zhì)段難題,取得了單臺設(shè)備最高單月進尺924.62米,最高單日進尺55.7米,平均月進尺431.06米的成績,并于2023年12月18日實現(xiàn)全線貫通。

悠悠八載,原先長滿稀稀疏疏的駱駝刺的沙地,亙古不變的荒涼戈壁終于變了模樣。地下的隧洞已經(jīng)貫通,地上的戈壁沙漠因涌水排水成為了水草豐茂的小小“綠洲”,象征著美好的白天鵝也在這片漣漪野澤中翩翩起舞,忘情地與四局人共同演繹著北疆戈壁里的掘進史詩。

夠穩(wěn)重!九衢三市下再現(xiàn)穿越傳說

與戈壁、高原不同,在都市,極端的氣候、天然地貌并不是影響TBM、盾構(gòu)機在城市下方穿越的常見因素,除了大多數(shù)不可避免的砂質(zhì)泥巖、淺埋深填土區(qū)、上軟下硬地層外,下穿建筑物群、既有線、湖泊河流是城市地下掘進的一大難點。

在“江城”武漢,兩江四岸、人口密集、地表建筑群多、河湖分布廣、地鐵縱橫。其中,由水電四局承建的武漢地鐵12號線項目茶葉所站-青菱站區(qū)間地面環(huán)境復雜,線路出青菱站后沿白沙三路由西向東地下敷設(shè),側(cè)穿地鐵5號線高架區(qū)間橋墩,途經(jīng)區(qū)間風井二次始發(fā),依次下穿武南編組站、湖北工業(yè)大學教學樓、巡司河、湖北工業(yè)大學3棟宿舍樓、武漢地鐵7號線后進入茶葉所站接收,左右線共4次下穿Ⅰ級風險源、8次穿越Ⅱ級風險源、多次穿越Ⅲ級風險源施工。

由水電四局承建武漢地鐵7號線項目除了下穿地表建筑群外,更是下穿既有武漢地鐵2號線,施工風險難度極高。

在隔壁“山城”重慶,重慶地鐵4號線項目龍溪站~嘉州路站區(qū)間、嘉州路站~民安大道站區(qū)間下穿隧道最小縱坡為千分之九,最大縱坡為千分之十五。且區(qū)間下穿居民區(qū)、城市立交、商業(yè)樓等重點構(gòu)建筑物,側(cè)穿既有軌道交通3號線,穿越上軟下硬地層等復雜施工區(qū),并以“先隧后站”的施工方式掘進通過標段在建嘉州路站后在龍溪站大里程風亭接收,對安全風險防控等級和TBM設(shè)備本身提出了更高要求。

重慶地鐵27號線項目璧山站~虎溪站TBM區(qū)間則下穿人行天橋、排水箱涵;虎溪站~大學城南路站TBM區(qū)間下穿虎溪河、人行天橋、排水箱涵。其中涉及到全斷面巖層掘進,長距離砂巖、砂質(zhì)泥巖下坡,穿越淺埋深填土區(qū)、上軟下硬地層和下穿多個建筑物5大重難點。

而有著“泉城”美名的濟南,其諸泉競涌、地下水豐富、古韻巷陌交錯。此刻,濟南地鐵9號線項目盾構(gòu)機“昆侖53號”正穿越在粉質(zhì)黏土、粉土,富水地層,諸多建筑物下。

總而言之,對于城市中的TBM、盾構(gòu)機而言,地上地下可以說處處是“風險”。

為保證盾構(gòu)“穿”的可靠,華中公司組建經(jīng)驗豐富的TBM、盾構(gòu)施工團隊,對沿線地質(zhì)情況的詳勘和補勘,對沿線建(構(gòu))筑物的調(diào)查摸排,對軟弱基地處提前注漿加固,對應急預案的編制和交底,并結(jié)合專家意見不斷優(yōu)化專項施工方案。在穿越期間通過加強控制掘進參數(shù)、渣土改良、掘進糾偏、同步注漿、二次注漿、采用克泥效等措施保證TBM、盾構(gòu)機連續(xù)通過。通過BIM技術(shù)動態(tài)模擬及可視化交底等信息化手段,實現(xiàn)復雜條件下TBM、盾構(gòu)機豎井井下有序組裝和分體始發(fā)。堅持24小時的領(lǐng)導帶班值班、兩班倒和監(jiān)控測量等措施確保TBM、盾構(gòu)機平穩(wěn)穿越。

經(jīng)過千萬日夜的不懈堅持和刻苦奮戰(zhàn),TBM、盾構(gòu)施工人在悶熱、黑暗、未知的地下終于“鉆”出了一片坦途和光明。2023年6月5日重慶地鐵4號線項目龍~嘉區(qū)間順利貫通;2023年12月15日,武漢地鐵12號線項目茶~青區(qū)間順利貫通。目前,重慶地鐵27號線項目璧~虎區(qū)間掘進突破877環(huán),虎~大區(qū)間掘進突破641環(huán);濟南地鐵9號線項目小~開區(qū)間右線順利貫通,左線盾構(gòu)掘進已完成868米,即將實現(xiàn)雙線貫通。

如今,華中公司城市軌道交通施工里程約200公里、盾構(gòu)累計掘進96.3公里、TBM累計掘進34.43公里。從地上到地下,四局人突破地域空間的藩籬,用心建造每一寸土地。從東北到廣州,四局人征服了TBM、盾構(gòu)施工的一道道難關(guān),打造了一個個“杰作”,用智慧與汗水浸潤在江湖大地上。

“我曾經(jīng)跨過山和大海,也穿過人山和人?!?,這句歌詞何嘗不是當今四局盾構(gòu)的真實寫照。山川湖泊、九衢三市,即便道阻且長,也要征途不止。

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