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[视点]解密“万里长江第一隧”(图)
(2007-01-21 09:04:45) 荆楚网-湖北日报

  滔滔江水,瞬息万变。1954年,一桥飞架南北,天堑变通途,第一座长江大桥在武汉诞生。半个世纪后,江城再次与“长江第一”邂逅——第一条长江隧道犹如潜龙出渊,波澜不惊地向对岸顽强地前进、前进……

   
正在挖掘中的武汉长江隧道

    过江:三维立体

冬日江城,寒风瑟瑟。武汉长江隧道施工现场,轰声隆隆,电花四溅,一片繁忙。现场一幅幅宣传展板向我们展示了“长江第一隧”的风采。

武汉长江隧道位于长江一桥、二桥之间,全长约3630米,双洞双向4车道,车道宽3.5米,净高4.5米。最大坡度4.3%,最大时速50公里/小时。

隧道北起汉口大智路与铭新街的交叉口,相继穿越中山大道、江滩公园、长江、和平大道、友谊大道,江南终点为武昌沙湖。

工程采取盾构法施工,主要包括盾构隧道工程(左线2550米、右线2499.2米)、江北、江南明挖暗埋隧道等所有土建施工以及设备安装工程,施工综合性强。

隧道设计使用年限为100年,可以抗6级地震,最高可抵御300年一遇洪水。

隧道建成后,驾车仅需几分钟就能穿过江底。届时,武汉23%以上的过桥车辆改走隧道过江,江上架桥、江面行船、江底通隧的三维立体交通新格局将形成。


技术人员在电脑室监控盾构中的技术参数


操作工切割管片


工作中的管片安装机


隧道内,轨道车运送施工材料

第一:理所当然

过去,长江隧道主要用于输送天然气、过污排水等,一般直径较小,约3—6米。而用于公路交通的长江隧道,在国内尚无前例。

目前,万里长江上,3条隧道正在江底缓缓掘进。

论规模,上海长江隧道工程全长约8.9公里,盾构机直径达15.43米,是目前世界上最大且连续施工最长的盾构隧道。其次,南京长江隧道线路全长达5724米,通道按双向6车道城市快速路标准设计,设计行车速度为80公里/小时。

论时间,武汉长江隧道于2004年11月28日正式开工,早于南京长江隧道和上海长江隧道。按预计,武汉长江隧道将于2008年8月竣工,而南京长江隧道将于2008年底建成,上海长江隧道将在2010年通车。

“如果武汉长江隧道按计划建成,将是长江上首条投入运营的公路隧道。”施工方中铁隧道集团联合体综合部长杨楠说,从这层意义上说,武汉长江隧道理所当然是“万里长江第一隧”。

技术:国际领先

地处长江中下游的武汉,地质结构复杂多变。

据施工方介绍,隧道穿越有粘性土层、砂性土层、岩层以及上软下硬地层。而地层中天然含水量高、压缩性高且强度低,具有高灵敏度、易触变、流变的特征。

那么,隧道建设时,会突然出现漏水的情况吗?隧道能承受江底巨大的水压吗?

盾构机,一个名副其实的庞然大物:长57米,直径11.38米。其内部,暗藏一个小“工厂”进行指挥:掘进、除渣、护壁、拼装管片一气呵成。

盾构机前面有一个圆形刀盘,刀盘上装有碳化钨钢的耐磨刀片,在刀盘的驱动旋转下,江底岩石和砂土层被不停地切割下来,送至出浆口。

为避免发生坍塌和管涌,盾构机采用泥水平衡式挖掘——即通过给刀盘后面的封闭泥水舱加压,使其顶住巨大的挖掘面的压力,稳定地层,保证掘进。

目前,隧道已成功掘进近100米。据了解,每掘进2米多后,隧道便开始安装一圈隧道内壳——管片,形成可承重、可防水的隧道内壁。

长江隧道共需安装2533环管片,每环由9小片拼装而成,每环长2米、厚达0.58米,重达90吨。环环相扣的管片,足以支撑隧道整体的强度、抗变形能力和抗水性。

12道保险护“巨龙”

2006年12月28日,隧道成功穿越武汉理工大学6层高的电教大楼。从隧顶到该建筑物,仅相距7米。类似的穿越,在从南至北的掘进中还会依次遭遇武九铁路、长江防洪堤、鲁兹故居等多处建筑的深桩基。“对楼房实施加固,挨个打下钢筋桩,再浇注混凝土。”杨楠说,唯有这样,才能将地基沉降控制在安全范围内。

怕“惊动”地基,只是长江隧道施工的风险之一。复杂的地质条件、长距离水下施工,给隧道施工带来的风险多达12种。如,过江段地质勘探、盾构掘进姿态失控导致管片无法拼装、竖井和盾构隧道被暴雨淹没……

为给“第一隧”“保驾护航”,武汉长江隧道工程参考了国内外穿江越海等水底盾构施工经验,并邀请诸多知名专家参与评审,编制完成了施工安全风险防范及应急救援预案,详细对潜在风险进行评估,并为规避风险出台等应急措施,一共为这条江底巨龙上了12道保险。“武汉长江隧道全国瞩目,容不得一点闪失。我们有信心,把安全意识贯穿到每一个环节、每一颗螺丝钉上,确保工程顺利完工。”工程总指挥长肖龙鸽信心百倍地说。

人类智慧 科技伟力

新闻背景:化长江“天堑”为通途,从远古泅渡到现代摆渡、架桥,人类智慧不断闪耀。如今,为享有更便捷、舒适的文明成果,人类梦想与胆识,又开始新的超越。

然而,人类尝试在万里长江腹底首次隧道穿越这条母亲河,面临重重挑战与科技难关,人类将如何战胜?


隧道已成功穿越武汉理工大学的电教楼

主持人:记者唐晓安、崔逾瑜嘉宾:武汉长江隧道工程中隧集团联合体指挥部综合部长杨楠

时间:2007年1月19日下午主持人:“万里长江第一隧”工程庞大,投入多少人力、物力、财力?

杨楠:工程投资概算总额约20.5亿,总工期45个月。工程从法国引进“长江一号”、“长江二号”两台高性能复合式泥水平衡盾构机施工。目前,我们已投入350名工作人员参与施工,待“长江二号”盾构机开挖后,还将增加井下作业人员。

主持人:隧道施工中,您最担心的风险是什么?

杨楠:盾构江中掘进施工风险最大。其一,盾构长距离掘进,切削江中基岩,对刀具特别是边刀的磨损很大,存在江中换刀风险;其二,江中段掘进中盾构推力大,水压大,加之管片破损、止水条损坏会导致地下水、注浆等涌入密封盾尾;其三,地质多变,盾构在均匀地层和不均匀地层掘进参数变化大,对盾构姿态控制和掘进操作提出了更高的要求;其四,因地质勘探的局限性,隧道穿越的地层不可能一一查明,盾构掘进前方可能会遇到各类障碍物,如废弃钢筋砼桩、旧桥台、沉船、哑炮弹等。

主持人:万一出现以上问题,如何化险为夷?

杨楠:我们制定了详细预案,以将风险降到最低。如,选用耐磨刀具,并在过江前对刀盘进行全面检查,更换刀具,降低江中换刀可能性;确保盾尾油脂压力高于注浆压力,避免砂浆进入盾尾油脂腔损坏盾尾密封;在软硬不均地层掘进,选择合理的施工参数,适当减小推进速度,保证盾构姿态等等。

主持人:隧道通车后,出现意外怎么办?

杨楠:按设计,武汉长江隧道可抗6级地震和300年一遇洪水。同时,防止火灾等意外事故发生,隧道上部设有排烟道,两条并行隧道间设有多个横向通道,一条隧道出现问题,可迅速逃至另一条隧道,此外隧道侧壁还设有逃生滑梯等。

结束语:在科技的伟力和人类的智慧面前,“遇水架桥”不再是江河湖海的唯一选择。曾被看成是天方夜谭的水底交通之梦,如今已变成现实,并且正夜以继日地为人类服务着。

现场特写 “潜龙”就这样过江 

雨霁初晴,武昌街头车水马龙。驱车绕行武汉理工大学三层楼校区前,高耸的龙门吊上垂挂着的“万里长江第一隧”字标,仿佛在提醒人们,“潜龙”从这里过江!“这里就是盾构机向江北掘进的始发井。”19日下午,在该校6层电教楼前,记者沿着密密麻麻的钢架支撑的井壁,几经梯道盘旋,下到深21米的隧道里。

站在直径约11米的圆环隧道内,一辆轨道车正沿着临时铺设的施工轨道向稍显昏暗的远方延伸。“这是运送管片等施工材料的专用轨道。”轨道边,操作工正在焊切管片,火花时闪时落。

沿隧道前行,环形的隧道四壁上,粗大螺栓铆拼成的环状管片,横竖丝丝入扣,肉眼难见缝隙,令人叹为观止。

前行约50米,一个庞然大物堵在隧道深处,这就是盾构机。巨大的盾构机尾旁,几名外国专家正与中方技术人员商量着什么。

指挥部负责人介绍,长57米、重达1100吨的盾构机系法国进口,在其内部,暗藏一个小“工厂”:掘进、除渣、护壁、拼装管片均可一气呵成。记者提出想看看盾构机最前方的刀盘是如何操作时,技术人员称,包括刀盘在内,整个盾构机前部均封闭着。这种设计主要是保证隧道内施工安全。

二楼的电脑机房里,一名法国操作员正用对讲机向远处的技术人员发着指令。他面前,四台电脑屏正密切监视着隧道内的一举一动。

电脑机房上方,四根水桶般粗大的管子引起记者注意。原来,两根进浆管,两根出浆管,隧道挖掘的泥砂就是这样输往地面。

隧底怎没胸闷感觉?施工人员笑称,这里安装有两条风道从井外延伸到洞内换空气。

“你知道我们现在处在了哪个位置吗?”随行工作人员的陡然一问,让记者纳闷了。他笑着说,我们已站在了下井时的6层电教楼背面,下次再来看盾构机时,我们也许就到江底了……

链接一 世界水底隧道之最 

1818年-1843年,英国在伦敦泰晤士河下,修建了一条水底隧道,长458米。这是世界上最早的水底隧道。

1942年,日本在下关和门司之间修筑了一条长6.3公里的海底隧道。这是世界上最早的海底铁路隧道。

1970年,美国加利福尼亚、旧金山海湾地区的快速交通隧道,水底部分长约5800米,是当时管段沉埋最长的海底隧道。

穿越津轻海峡的日本青函隧道,全长58.85公里,这是世界上最长的水底隧道。

英吉利海峡隧道连通英法,1987年动工,1994年竣工并投入使用。隧道长度约为51公里,乘坐时速300公里的“欧洲之星”列车,穿越隧道只用26分钟,这是运送速度最快的水底隧道。

链接二 世界水底隧道主要施工方法 

一、沉管法

即将管道直接埋入水底形成通道。造价低、工期短、施工条件好,在运营条件、防水、防灾等方面明显优越,但在施工过程中对防洪、通航和环境的影响相对较大。

代表作:美国旧金山湾隧道、荷兰鹿特丹隧道

二、盾构法

盾构法,即使用盾构机在水底掘出一条通道。盾构法技术成熟,对防汛没有影响,拆迁量较小,施工期短,施工时航运不受影响。

代表作:日本东京湾海底公路隧道

三、矿山法

即埋置于基岩、用传统钻爆法或臂式掘进机开挖隧道,也称“钻爆法”。埋深大,工艺简单、灵活,可根据施工监控量测的信息反馈来验证或修改设计和施工工艺,以达到安全与经济的目的。

代表作:英法海峡隧道、日本青函隧道

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