成都钢材价格联盟

厦门海底竟藏着"钢铁巨龙"!央视揭秘:海底40米,高温50°C,兄弟不同时作业

厦门头条 2020-08-13 10:24:46


震撼!致敬!

作为国内首条跨海地铁

深入海底40米,纵贯18种地质!

厦门地铁2号线的建设,堪称奇迹!

今天,就来揭秘这个“超级工程”!


厦门,海底40米修建的这条穿越海峡的海底隧道,西起海沧大道站、终于东渡路站,由中铁十四局集团承建施工,是厦门一条跨海地铁2号线的关键工程,跨海地段地质复杂,集软土、硬岩、上软下硬、顶部透水、底部基岩突出、孤石于一体,堪称“地质博物馆”,这条2736米长的海底地铁隧道的施工,将为中国未来挖掘其他跨海铁路隧道提供宝贵的经验。




施工方案
矿山法+盾构法



修建隧道最常用的施工方法,即用钻探设备在岩层中钻孔,然后在空隙中填上炸药,在岩层中炸开一条通道。这种隧道修建方法的灵感来自矿上开采,故名矿山法,其施工方法简单,成本也更容易控制,但要求开挖地质坚硬而且稳定。

挖掘隧道最大的风险是施工区域岩层掉落引发的隧道坍塌事故,而这条隧道要穿越的海底区域,有18种不同地质,不稳定的软硬岩石纵横交错,还有30多米深的海水和繁忙的航道在隧道的正上方。在这样的地质条件下,如果用爆破的方法向海底掘进,在穿越海峡的过程中,极有可能发生透水坍塌事故,那将是灾难性的后果。

有着十几年隧道施工经验,挑战过的最棘手工程的35岁的项目总工陈建福决定在地质较好的段落,采用矿山法,爆破掘进修建一段479米的隧道,而剩下的2288米的掘进工作则要采用盾构法。



盾构法施工



盾构法即使用盾构机,一边控制开挖面及围岩不发生坍塌失稳,一边进行隧道掘进、出渣,并在机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆,不扰动围岩而修筑隧道的方法。




盾构机
修建隧道的利器




盾构法施工离不开盾构机,此次采用的是对地层沉降变形控制更好的泥水平衡盾构机,此盾构机每一部造价高达7000万元,长达105米,相当于一辆8节车厢的高铁列车,每一台重量高达700多吨,比全球最大客机A380,还要重一些。

盾构机在掘进:两台盾构机先后进入地下进行此次左右两线的开挖。

盾构机前端的旋转刀盘上,安装着一百多颗类似牙齿的削刀,通过刀盘的转动将前端的岩土磨碎而且软硬通吃,然后施工区域前端的岩土再通过管道注入泥浆让泥浆挟带岩土输送到陆地上。

盾构机向前掘进时,在身后会留下一个直径7.5米的隧洞。如何保证这个刚刚掘进的隧洞不会被近40米深的海水压塌,这需要在盾构机掘进后迅速用混凝土管片做好支撑。

支撑隧道的混凝土管片,每片重达26吨。由隧道列车运往盾构机的最前端。机械手臂将管片移动到刚刚挖出的区域,操作工人随即用螺栓将这些管片固定在隧洞上。每6片管片拼成一个圆环牢牢支撑起隧道,同时也防止海水渗入隧道内。

盾构机长张凡军带着20人的班组,指挥盾构机在海底掘进,盾构机像“钢铁蚯蚓”一样,在厦门海底前进着。

工地一共有四组班组,每组20人,每12小时轮换一次,以保证盾构机能24小时向前掘进。

一天最多可以向前挖掘9米的距离,挖掉500多吨的岩土,盾构机在海底24小时日夜掘进。



孤石
阻挡了盾构机前进



正当盾构机夜以继日向前掘进时,一台盾构机突然发生剧烈的震动,机器的操作参数也出现异常,这意味着盾构机在海底遇到了障碍。在前期地质报告里,现在掘进的这个区域,应该没有什么障碍,属于容易掘进的路段。究竟什么原因呢?需要人到盾构机开挖区去一探究竟。

盾构机分前后两部分,前端叫作开挖区,是刀盘和海底岩土接壤的地方,这是一个高风险的区域,后端是工作区,盾构机正常掘进时,大家都待在工作区里,一旦遇到问题,才会让人进入开挖区检修,前后两区之间,靠一道密闭舱门隔绝。

开挖区是一个高风险的区域,这个狭小的空间还人为增加了高于外界数倍的气压,目的是通过高气压撑住前端正在开挖的岩土,避免在工程人员进行维修工作时土层崩塌。

开挖区工作的风险很高,因此要求:在此区域工作的人员身上不能有伤口,并且规定兄弟两个人不允许在一个班,父子两个人不允许在一个班,整个中国拥有此项高危作业工作资质的仅几百人。

“身上有伤口的话,不允许从事这个行业,不然的话,伤口一下就会被这个压力给撑开,血直接就喷出来了”

有8年此项工作经验的30岁的鞠伟,带领他的有着“海底特战队”之称的高压进仓工班的队员进开挖端查看。

经检查阻挡盾构机前进的障碍是潜藏在海底岩层中的石块卡住了刀盘,导致刀盘无法转动。

由于盾构机前端空间狭窄,无法使用大型机械设备,工程人员只能用劈裂器,把石头击碎,再一块块把石头取出来,在1小时的时间里,他们搬运石块的总重量将超过2吨,这比一辆汽车还要重。

潮热空气里夹杂着刺鼻的气味,再加上繁重的工作,仅仅几个来回,就足以让鞠伟和他的队员消耗大量的体力,汗水将防护服粘在了他们身上,对于鞠伟他们而言,辛苦不可怕,最需要警惕的是随时可能发生的致命风险。

密封舱旁边的这几块仪表是危险气体探测仪埋藏在地下的有害气体随时可能从盾构机前端的岩石渗出。这些气体是致命的。一旦仪器报警,鞠伟他们必须紧急撤离。



危机再次升级
高压空气泄漏



正当鞠伟他们破碎、搬运石头时,在海面发现气泡涌出,这说明施工区域的海底正在漏气,开挖区岩土中的缝隙让支撑开挖岩土的高压空气在不断泄漏。

 一旦泄漏点过大,鞠伟他们工作的前舱,随时有可能发生岩土坍塌甚至海水倒灌进入隧道


“从外面看着舱门,他们不出来,这个心啊一直悬着,因为谁也不能保证下一秒它不出问题”。终于最后一名队员也撤回了工作区。”

工程因此停滞了下来,究竟阻挡盾构机向前掘进的石块有多少,地质队正在勘测。经过漫长的半个月后,地质报告出来了,阻碍盾构机掘进的不是一两块石头而是13.5米长的大小石块组成的孤石群


更糟糕的情况是,左右两个隧道中左线的盾构机已经和孤石群接壤,这意味着现在不能用水下爆破的方式处理孤石群,因为爆破极有可能损害盾构机



工程团队破局
恢复掘进



工程团队反复研究后确定:只能让人进入盾构机最前端搬出孤石,让左线的盾构机恢复缓慢掘进,待其通过孤石群后,再对右线孤石群进行爆破

经过计算,工程人员需要进舱的次数已经超过1000次,但是支撑盾构机前端岩土的高压空气不断泄漏,岩土随时有崩塌的风险。这样的条件下,让工程人员进程清理孤石,危险太大。

陈建福他们开始在全国隧道工程中寻找着解决方案,他发现,在广州地铁隧道施工时曾尝试将一种特制的泥浆注入开挖区域,让泥浆在开挖区域形成一层保护膜以此堵住漏点。

但是这种泥浆一般是用在陆地的地下施工,在海底是否适用,谁也没有把握。于是开始进行泥浆配比方案的实验。倒水,和泥,观察,等待,经过一次次地的实验。在经历了几百次的失败之后,泥浆配比方案成功了。而且通过实地测试,确实有效地填补了开挖区岩土的缝隙,防止了注入开挖区的高压空气泄漏。

现在抢修人员可以进入开挖区,搬走挡路的石块了,大家一边清理孤石,一边缓慢掘进,经过了5个月的努力,被困在海底的盾构机终于突破13.5米宽的孤石群

被清理出来的孤石(孤石区推进过程中,1400余次开仓取石)



其他两项关键技术


泥水分离循环系统:实现“零污染”

在盾构机前端刀盘的刀头旋转削切下,施工区域前端的岩土再通过管道注入泥浆让泥浆挟带岩土输送到陆地上。若泥浆不处理直接排放,每天产生48000方(立方米)的泥浆,半个月泥浆就能灌满一个鸟巢(体育场),为了防止泥浆污染环境,工程师在岸边建了一个大型的泥水分离系统对泥浆进行分离。

此系统主要作用把渣土分离下来,并让水再流回到盾构机上,起到一个对水的最大的节约,对泥浆的充分利用。

用分离出的渣土培植的绿植

测量工程:保证盾构机不迷失方向

盾构机的掘进路径和规划路径之间的误差值不能超过3厘米,这与一枚硬币的直径相差无几,否则将不符合地铁列车安全行驶的要求。这相当于让射箭运动员蒙上眼睛射箭,并且必须打出10环的成绩。这只能每日的依靠测量工程。在隧道里因看不见参照物,有可能就会上、下左右测量不当,就可能有误差,这需要依靠测量人员的精确测量。

由于在隧道里看不见隧道前的参照物,测量人员只好回头看走过的路,用激光向后扫描隧道的起始点,对照盾构机不断变化的位置,然后用电脑检验对比路径坐标,时时校准机器前进的方向,引导盾构机沿着精确的路径前进。

盾构机再次掘进

海底,盾构机依然24小时不停向前掘进,在盾构机抵达海峡对岸的这段日子里,工程团队还要穿越繁忙航道,还有更多的困难在等待着他们。但是之前经历的种种挑战,支持着这支年轻的团队将那个穿越海峡的梦想一步步变成现实。同样,他们的努力也将为中国未来海底地铁隧道的修建提供更多的经验。



拍摄花絮


指挥盾构机掘进工程人员

在狭小空间里,检修管线的一线施工人员


盾构机运转时散发出巨大的热量,温度最高可以达到50摄氏度,在高温中工作的一线施工人员

测量技术人员

寻找孤石解决方案的工程团队

泥浆配比实验技术人员 

清理孤石的高压仓组


一个个超级工程拔地而起

背后是建设者们无怨无悔的默默付出

展现“中国智造”巅峰之作,

致敬追求卓越、实干兴邦的中国建设者

综合来源:建筑结构

Copyright © 成都钢材价格联盟@2017