世界最长海底高铁隧道开始“穿海”,探访“大国工程”背后的山东力量

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  海报新闻首席记者 陈洋洋 张海振 宁波报道

  “甬舟号始发!”“定海号始发!”

  5月16日上午10时许,在宁波和舟山,两台国产超大直径盾构机刀盘隆隆转动,正式开启了相向“穿海”之旅,标志着世界最长海底高铁隧道——金塘海底隧道,取得重大进展,建设进入盾构掘进阶段。

  向地球深部进军!两台量身定制的盾构机如同两条巨大的“地下蛟龙”,在大海中双向奔赴,中国人再次用智能的装备和技术攻坚克难,创造一个新的奇迹。

  在这“世界之最”背后,有一群山东人,从齐鲁大地而来,为了这次奇迹,默默贡献着自己的一份力量。16日,海报新闻记者赶赴浙江宁波,深入海底58米探访“甬舟号”始发现场,对话来自中铁十四局甬舟铁路项目总工程师韩凤启,讲述“大国工程”背后的山东故事。

世界最长海底高铁隧道建设进入盾构掘进阶段,“甬舟号”始发掘进。

世界最长海底高铁隧道开始“穿海”,两台国产超大直径盾构机刀盘转动始发。

  双龙穿海!

  创多个“世界之最”

  “金塘海底隧道为世界首条外海高铁盾构隧道,是目前世界上长度最长、埋深最大、水压最高、地质条件最复杂、建设难度最大的海底高铁盾构隧道。”在“甬舟号”始发现场,韩凤启感慨道。

  韩凤启介绍,金塘海底隧道是甬舟铁路全线控制性工程,位于宁波与舟山之间金塘水道下方,西起宁波市北仑区,东至舟山市金塘镇。这条隧道全长16.18公里,盾构隧道11.21公里,管片外径14米,厚60厘米,内设30厘米全断面二衬,上层为行车层、下层为疏散层。

  记者了解到,这条超级海底隧道面临着高水压、复杂地质条件、开挖直径大、精准对接等系列技术和施工难题。为此,五位中国工程院院士领衔行业顶尖团队为该工程“把关”。

  与以往一条隧道由一台盾构机掘进完成不同,如此长距离的海底高铁隧道,仅靠一台盾构机施工,施工风险和难度极大。因此,该隧道施工在世界上首次提出,用两台超大直径盾构机相向掘进,在海底完成对接,在洞内完成盾构机拆解、转运。

  始发当天,记者跟随工作人员深入海底58米左右,探访金塘海底隧道宁波侧,涂装“瑞龙”图案的国产超大直径盾构机“甬舟号”刀盘始发情况。

  在海底,记者看到,巨大的“甬舟号”盾构机刀盘慢慢转动,开始“穿海”。在总控室,工作人员紧盯主控大屏,一刻不敢放松。与此同时,与它隔海相望的在隧道的另一端舟山侧,涂装着“东海龙王”图案的“定海号”盾构机同时转动。

  重4350吨、长135米、直径14.57米……在这激动人心的一天,两台国产大盾构机相向掘进,引起了世界关注。“这是世界上首次采用海中对接、洞内原位拆解的大直径盾构隧道。”韩凤启表示。

  未来,“甬舟号”将由西向东独头掘进4940米,“定海号”由东向西独头掘进6270米。两台盾构机在历经高水压地段及复杂地层“长途跋涉”后,未来最终在海底78米处“会师”,中心轴线对接误差不超过20毫米。

  “双龙”实现海底对接后,将借助双层壳体设计,内部结构拆解运出,外壳留在海底用于支护隧道,就像“金蝉脱壳”一样。

金塘海底隧道国产超大直径盾构机“甬舟号”始发转动前,工作人员正在做准备。

金塘海底隧道国产超大直径盾构机“甬舟号”始发转动内部现场。

金塘海底隧道“甬舟号”和“定海号”未来海中对接点。

世界最长海底高铁隧道金塘海底隧道,有着长度最长、埋深最大、水压最高、地质条件最复杂的特点。

世界最长海底高铁隧道取得重大进展,两台国产超大直径盾构机正面图。

  建一条最长海底高铁隧道有多难?

  穿城又越海,向地球深部进军!

  全长16.18公里的金塘海底隧道,长度最长、埋深最大、水压最高、地质条件最复杂,掘进中面临复杂地层和海域环境下的多重挑战。建设这样一条海底高铁长隧,建设有多难、难在哪呢?

  “宁波与舟山两地之间海域地质复杂多变,隧道要下穿石油管线、海堤、码头和航道等多项风险源,海底最大埋深78米,最大水压8.4巴,相当于成人手掌面积上承受近1吨的重量。穿越过程中要经历28次软硬地层变换,其中硬岩最高强度在200兆帕左右,施工复杂程度、难度和风险世界罕见。”韩凤启表示。

  韩凤启告诉记者,世界最长海底高铁隧道开挖的每一米都几乎伴随着世界级难题的技术攻关。它的施工建设,也展现了中国在基建领域的领先实力。

  中铁十四局负责施工的甬舟铁路2工区位于宁波侧,主要包含:矿山法隧道3617米、盾构隧道4940米,工作井1座(深58米),斜井640米,疏散通道113米。

  工欲善其事,必先利其器。记者了解到,隧道宁波侧这次定制的“甬舟号”大直径盾构机,由10余万个零部件组成,总重量约4350吨,配备特制刀具308把,是普通盾构机重量的8倍。

国产超大直径盾构机“甬舟号”下线图。

国产超大直径盾构机“甬舟号”下井图。

  “穿海”不易,针对海底隧道复杂的施工特点,项目团队对盾构机进行了集成超前地质预报、饱和带压换刀、壁后注浆扫描等尖端技术等6项创新设计,在全球内首次研发应用滚刀磨损智能监测系统,刀盘耐磨性、破岩能力更强,确保掘进工效。

  “金塘海底隧道宁波盾构工作井长22.6米,宽21.1米,深58.13米,地下为九层结构,相当于近20层楼的高度。”韩凤启介绍,工作井周边管线密布,分布着23条石油管线、1条自来水管线,37条强弱电线路,具有超深基坑、软硬岩交错、周边环境复杂等难点。其中最近一根石油管线距工作井仅5.5米,施工作业可谓在“螺蛳壳里做道场”,建设难度极大。

  项目采用明挖逆作法自上而下逐层施工,弱风化英安岩强度随着开挖深度不断增大,最高达227兆帕。由于周边环境“敏感”,无法爆破作业,只能采用机械开挖方式,钢筋混凝土及物料吊运安全风险高。

  中铁十四局项目部优化完善施工方案,采用超前地质预报、围岩监控量测自动预警等监控技术,及时准确掌握盾构井围岩变化情况,有效防范安全风险。

  项目团队根据岩层特性,采用旋挖钻机、小型钻机、破碎锤等多种工装设备进行基坑开挖作业,创新使用“切豆腐”作业方式,通过先分块后开挖的工法,定制自动开合吊斗、71米长混凝土泵车用于施工,创新研发标准化、模块化、可重复利用的新型桁架模板体系,作业效率提高1倍。

  记者了解到,金塘海底隧道还创造了10项科研创新,包括超深硬岩地层明挖逆作盾构始发工作井开挖与逆作结构施工技术研究;超大直径盾构隧道长距离穿越海域复杂地层地中对接盾构机适应性选型研究;复杂地层海域环境下同步注浆性能提升设计研究等。

  “在全体参建人员的努力下,我们历时12个月,圆满完成超深基坑开挖和混凝土结构封闭工序,打造了‘内实外美、不渗不漏’的超深工作井,为后续盾构机组装和始发提供了必要条件。”韩凤启说。

  “大国工程”背后的山东人

  穿越江河湖海城,一条条钻山过岭、穿江越海的隧道,连通起流动的中国,见证着中国经济的发展,也见证着科技的进步。

  大路延伸,列车飞驰。1990年至今,34年间,中国隧道建设规模增长了24倍,建设里程超过世界总量的一半。在这背后,有无数来自山东的工程人员远赴他乡,为祖国默默奉献自己的力量。

  如今,世界最长海底高铁隧道——金塘海底隧道背后的工作人员,正是其中的一个缩影。

  记者获悉,中铁十四局总部在山东济南,此次甬舟铁路金塘海底隧道宁波侧建设人员,大约有一半是来自山东。其中,中铁十四局甬舟铁路项目总工程师韩凤启是山东潍坊人,中铁十四局甬舟铁路项目盾构经理赵大彬是山东济宁人,他们从业多年,长期奋战在一线,为祖国的“大国工程”而奋斗。

中铁十四局甬舟铁路项目总工程师韩凤启是山东潍坊人。

世界最长海底高铁隧道开始“穿海”前,来自山东济宁的中铁十四局甬舟铁路项目盾构经理赵大彬和工作人员正在准备。

  “大家这次为之奋斗的甬舟铁路正一步步向着未来而去,这条铁路正线全长76.4公里,设计速度250公里每小时,总投资270亿元,2028年10月建成通车,是国家《中长期铁路网规划》重大项目,建成通车后将补齐浙江省‘市市通高铁’大拼图,对实现宁波舟山同城化,促进长三角一体化、‘一带一路’等国家重大战略实施具有重要意义。”韩凤启表示。

  待甬舟铁路建成通车后,从宁波出发,坐高铁到舟山,预计只要26分钟,和目前自驾车的耗时相比可缩短约1小时,从杭州出发,坐高铁到舟山,预计只要1个多小时,而目前杭州至舟山的自驾耗时约3个半小时,高铁可以大大缩短行程耗时。

  “不畏艰难,勇于付出。这项工程背后所蕴含的山东元素和山东力量,充分展现了山东人民在科技创新、工程建设等领域的实力与智慧。”山东交通学院工程机械学院教师高禹表示。

  高禹表示,山东作为我国的重要工业基地,一直以来在制造业和相关人才方面有着深厚的底蕴和优势。其次,这项工程中的山东元素和山东力量还体现了山东人民的团结协作和攻坚克难的精神。未来,相信在更多的中国大项目和大国重器的制造中,依然会有无数山东人的身影。

责编:陈凤祁
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