狮子洋隧道位于珠江航运的主航道,设计时速为350公里/小时,全长10.8km。隧道三次穿江越洋,其中,狮子洋水面宽3300米,水深26.6米;它不仅是广深港客运专线的重点控制性工程,而且是国内最深的水下隧道和首条水下铁路特长盾构隧道,被誉为中国铁路世纪隧道。
担负狮子洋隧道SDIII标施工的中铁隧道员工历经磨难,克服了诸如江底复杂地层施工风险、设备故障频发、频繁带压进仓、洞内施工作业面多、战线长,工艺工法交叉转换频繁,施工干扰大等重重困难,保障了狮子洋隧道的顺利掘进。
穿越狮子洋海底破碎带则是狮子洋隧道顺利掘进的关键,而此项难题在国内尚属首例,没有成功经验可以借鉴。要穿越狮子洋隧道海底破碎带,需面临五大施工技术难点。一是高水压,狮子洋水深近27米,设计水压达0.67MPa,隧道极易变形,抗压成为隧道建设的最大难点。二是强透水,由于隧道在主航道水体下方,地层渗透性大,地层出水高达500m3/h,对于地层不稳的破碎地段,不采取有效的掘进控制,将会存在很大风险,一旦透水,后果不堪设想。三是掘进风险大,在破碎带地层掘进时,主要受裂隙地层的影响,掘进碴土中大块较多,循环系统排碴不畅,排浆口处堵塞,从而导致堵仓、堵泵现象发生,仓内压力波动大,进而引起地层坍塌等,增大施工风险。四是更换尾刷难,高水压江底破碎带地质,尾刷密封可靠性对设备、人员的安全保障,难度极大。五是带压进仓换刀危险系数高,随着隧道顶部覆土减薄和江水的加深,掌子面稳定极差,特别是1675环--2000环为极破碎段,从江底淤泥开始直到隧道范围,岩石完整性系数RQD<30%,江底淤泥层和粘土层很薄,对江水之间起不到阻隔作用,必须保持压力平衡,防止坍塌,同时,高压力(5.5bar以上)带压进仓换刀、焊难以实施。
面对诸多施工难题,全体参战员工始终坚持“至精、至诚,更优、更新”的企业精神,充分发挥专业队伍的优势, 周密部署,精心组织,依靠集团的技术和专家优势,在监理、设计、咨询的共同帮助下,不断摸索,优化工序安排,积极主动采取各种措施确保正常生产,在江底破碎带施工中,科学制定方案,精心组织施工,大力开展科技攻关,成功攻克了海底破碎带施工难题,实现了施工技术突破,为国内同等地质条件下海底盾构掘进施工积累了宝贵经验。
为保证顺利过海,在施工过程中,项目部多次邀请广深港公司、铁四院设、监理及集团和中隧股份专家,对地质情况进行分析,同时,对破碎段施工方案进行优化和反复论证。
地质情况的准确把握,施工方案的科学制定,为施工工艺的选择提供了良好依据。为避免刀盘上方坍塌,采用泥膜护壁工艺,在保证地层的自稳和气密性后,进行气压开仓换刀、更换尾刷;通过不断摸索,大胆尝试在盾构掘进中添加高分子聚合物、膨润土和对管片进行二次注浆封堵隧道后方来水等方法,止住了喷涌;采用TRT 6000、相邻隧道钻孔取芯等超前地质预报。对破碎带地质进行分析、总结,并及时调整掘进参数,为盾构顺利掘进提供了详细的地质资料;借鉴重庆长江隧道、“西气东输”城陵矶长江隧道、广州地铁施工经验,采用激光自动导向系统,配合人工测量,保持盾构机姿态和隧道线型控制;确保了软硬不均地层条件下掘进的顺利推进;同时,加强同步注浆、二次补充注浆施工研究,研制并实施了抗水分散型同步注浆浆液,有效填充了管片背后的空隙,大大减少了二次注浆量,使左右线盾构掘进安全通过了江底破碎带,为实现按期贯通目标奠定了基础。与此同时,针对剩余工程存在的施工风险,加大了对盾构机及后配套的维修、保养;并采购了一批适合不同地层的刀具和刀圈,进一步优化掘进参数,加强环流保证出碴顺畅,提高掘进速度,以减少换刀频次和开仓的风险。
由于地质条件的特殊性、复杂性,狮子洋隧道SDⅢ标项目部进行动态管理,实行信息化施工,确保了工程的安全顺利进展。
狮子洋隧道两台盾构同时掘进,盾构机掘进及机体情况成为施工是否顺利进行的关键。在整个盾构掘进工程中,项目部始终做到掘进的可控性,实现动态管理:随时做好水压和掘进地质情况汇报,时刻监控盾构机掘进状态,做到一天一检,保证盾构稳步掘进;并率先引进远程监控系统,将信息化管理作为动态管理的有效补充,实现盾构机、掘进、地质预报、施工工艺、工序紧密衔接等全方位立体化控制。
远程监控系统的引进,在穿越江、河、湖工程为首例,它为实现掘进的始终有序,管理的始终动态,掘进的时时可控,起到了关键性的作用。
良好、有效的管理是施工顺利、进度的保证。今年以来,狮子洋隧道已多次超额完成了业主下达的月施工计划, 特别是4月份左线掘进332米,右线掘进244米,打破了该项目掘进施工以来的最高记录。
目前,狮子洋隧道施工正稳步推进,随着狮子洋隧道的掘进深入,安全、技术和管理难度凸显,项目部正全力以赴,在确保安全、质量的前提下,正加快施工进度,全力以赴确保狮子洋隧道按时贯通。