大洋网讯 在广州东莞之间的珠江入海口,又一项站在世界之巅的超级工程在海底热火朝天的进行,那便是中国目前最大水压、最大埋深的海底隧道工程——深江铁路珠江口隧道。
深江铁路正线长116公里,途径深圳、广州、东莞、中山、江门5个地市,为全国“八纵八横”高铁主通道沿海通道的重要组成部分,也是珠三角地区主要跨江城际通道。深江铁路建成通车后,深圳的前海自贸区与广州的南沙自贸区将实现半小时高铁互联互通。
珠江口隧道
而珠江口隧道是深江铁路全线控制性工程,也就是全部工程中建设难度最大的部分。珠江口隧道海域段水下最大埋深115米,是中国水下隧道的最深记录,水文、地质条件极其复杂,周边环境水腐蚀性较为严重,最大水压1.06兆帕,强度超过10个标准大气压,为世界之最。隧道建成后,从南沙到达东莞只需4分钟车程。
近日,记者来到中铁隧道局集团所承建的珠江口隧道2标段施工现场,并深入埋深31米的海底隧道进行采访。2021年12月,“大湾区”号盾构机从南沙万顷沙始发后进入珠江口海底,向东莞侧掘进,截至目前已累计掘进超800米。
“超长距离+超高水压+复杂地质”成为挑战
深江铁路正线从规划的深圳枢纽西丽站引出,经深圳宝安、东莞滨海湾、广州南沙、中山至江门,引入深茂铁路江门站。2025年,深江铁路将建成通车。
深江铁路建成通车后,在深圳枢纽西丽站与赣深客专贯通,在深圳机场站通过深圳北至深圳机场联络线衔接厦深铁路、广深港客专,在中山站通过联络线沟通珠海至深圳方向径路,在江门站与江湛铁路正线贯通。
珠江口隧道工程
作为深江铁路全线控制性工程,珠江口隧道工程全长13.69公里,呈“V”字形。中铁隧道局集团承建难度最大的珠江口隧道2标段,其施工内容包括9.1公里的海底隧道和南沙工区斜井应急通道,采取矿山法+盾构法+明挖法的组合式施工。项目于2020年7月2日开工建设。
记者在现场了解到,该标段含矿山法隧道5490米,盾构法隧道2930米,明挖隧道755米,斜井1160米。在该标段盾构法与矿山法施工的分界点将设置盾构机器拆解洞室,当盾构机来到该位置时便在该洞室进行拆解并搬离。
据中铁隧道局集团有限公司深江铁路2标项目土木总工程师许彬彬介绍,中国最深水下隧道给盾构施工带来的挑战不少。其中强大的水压要求盾构机在密封性上做到极致。并且深江铁路珠江口隧道沿线还存在液化砂层区、软硬不均段、近距离侧穿凫洲大桥、破碎带等复合地质难题,长距离硬岩掘进极度考验刀盘的强度和耐磨性。
隧道内的箱涵吊车
珠江口海域的3组破碎带及6条次生断裂带,让岩体岩质软硬不均现象异常显著,盾构掘进至破碎带极易出现掌子面坍塌、江面冒顶、泥水仓舱内滞排等风险,这对盾构机性能、掘进参数控制、隧道预制构件生产、拼装质量提出了极高的要求。
“破碎带意味着地层里面的围岩是极其破碎,自稳能力特别的差,如果盾构机保压处理不好,可能造成掌子面的一个坍塌。这里岩石最高单轴抗压强度达到200兆帕,对刀具磨损很大,这意味着换刀频率会很高。” 许彬彬说。
盾构施工已完成27.3%
承担盾构施工任务的是“大湾区号”盾构机。该盾构机是为中国最深水下隧道量身打造的,其开挖直径为13.32米,总长133米,总重为3900吨。
“大湾区号”盾构机
许彬彬说,“大湾区号”具备常压换刀功能,这意味着工作人员可以在常压环境下对刀具进行更换。而以前盾构机如需更换刀具,必须对刀盘后的压力舱加压,确保与地层环境保持相当的压力。工作人员则需要“全副武装”在高于正常气压2倍的高压环境中更换刀具,风险系数较高。
数字化技术也让“大湾区号”具备自我感知功能,推进速度、进浆流量、刀盘转速等具体数据都能一一显现。“刀具磨了几毫米,我们都知道。” 许彬彬说道。
中铁隧道局集团作为隧道建设的国家队,对风险点均作了应对方案。比如隧道离凫洲大桥桥桩的最近距离为三米多。为了防止桥墩倾斜等问题,建设者们也对盾构机进行针对性的设计,并提前进行调查、评估及地质补勘等工作。隧道正上方还有一片红树林,按照原来的施工设计方面,红树林所在的地表要做垂直加固,如此红树林便不可避免被破坏。为此建设者也把垂直加固改成隧道径向注浆,避免对红树林的影响。
目前“大湾区号”以每天12米到16米的行进速度向前推进,最大掘进速度达50毫米/分钟,日最快进度达到24米。盾构机每推进两米则安装一环管片,截至目前已累计掘进超800米,盾构段完成了27.3%的施工任务。
隧道中间箱涵日后将作为应急通道
在顶部距离江面31米的海底隧道施工现场,记者看到,一环环外径达到13米的管片组成隧道的主体空间。隧道里的中间箱涵和边箱涵也在同步建设当中,中间箱涵边箱涵均留有空洞。边箱涵主要用于通风。中间箱涵在施工阶段作为物流通道使用,在隧道通车后,中间箱涵则可作为应急通道。若列车在隧道中发生故障,车上人员可以通过楼梯进入中间箱涵离开隧道。
隧道里的中间箱涵
在“大湾区号”盾构机操控室,24岁的盾构主司机杨涔正操纵着大家伙向前掘进。她刚从河南一所高校的自动化专业毕业不久,也是全国为数不多的操控盾构机的女司机。“我喜欢能够实际动手的工作,所以来到这个岗位。” 杨涔说,她此前学习很多技术资料,并且在前辈的传帮带下成长为“大湾区”号的主司机。
盾构主司机杨涔正在操作
操控一台大型盾构机并非易事,一名主司机需要根据盾构机的各种技术参数来做出判断,不断提升掘进效率,延长刀具寿命。“如今盾构施工的现场比以前改善很多了,女性来到隧道施工并不稀奇。”杨涔说,她会继续努力学习进而成为技艺更加精深的隧道工人。如杨涔一样,建设者们的专注与热情并不会因隧道里的高温和噪音而受到影响。
目前 “深江1号”盾构机同样正在从东莞虎门始发向珠江口海域,它将与“大湾区号”盾构机一起深入海底不断潜行。他们的目标是实现精准对接,共同见证这一世纪工程的完成。
文/广州日报·新花城记者龙锟
图/广州日报·新花城记者杨耀烨