穿越长江天险 挑战世界难题

    本报记者  刘新红  通讯员  欧  巍

    4月20日，铁四院设计的世界首条公铁合建盾构越江隧道——武汉地铁7号线三阳路长江隧道右线顺利贯通。 

    提起这条隧道，一连串的定义让人应接不暇：世界首条公铁合建盾构法隧道、内地在建最大直径盾构法隧道、长江中上游首条超大直径越江隧道、穿越长江最宽的隧道。

    然而，世界级工程也对应着世界级难度：总重量达到4400吨左右的盾构机，全长达到了创纪录的167米；隧道断面达到195平方米，是国内首条穿越长江地铁——武汉地铁2号线的6倍多；隧道挖掘出来的土方约100万立方米，出土量相当于建造一座上海金茂大厦的建筑体量；1360米长的“泥岩+砾岩”复合地质让盾构机举步维艰……

    特别是在长约1360米的地下范围内，同时分布着强度极高的砾岩和黏性极强的泥岩，两者如同“钻石层”和“年糕团”，一方面快速磨损盾构机刀具，另一方面又结成泥饼贴在刀盘上，如同将年糕团糊在刀具上，大大增加了盾构机地下切割难度，掘进异常艰难。

    在此前的武汉地铁建设中，上软下硬地层复合叠加不是没有遇到过，但7号线盾构机直径远大于武汉地铁使用的任何型号盾构机，因此解决这种地质难题的难度呈几何倍数猛增。查阅文献资料，全球范围内都没有可参考的成功经验。

    世界级工程带来的世界级难题摆在了铁四院人面前，而他们的答案只有一个：克服一切困难，将三阳路长江隧道尽早打通！

    在武汉地铁集团的带领下，铁四院与施工单位携起手来，开动脑筋，动员一切可以动员的力量，全身心地投入建设中。他们邀请中国科学院院士孙钧，中国工程院院士钱七虎、陈湘生及国外著名盾构专家等组成专家团队剖析难题。根据专家的建议，技术人员历时两个月时间，进行了4项革新：一是对刀具的配置进行调整，使切、削、刮、磨更加有效；二是向刀盘注入化学药剂融化泥饼；三是增加水对中心刀筒冲洗的流量，疏导渣土滞排；四是对中心冲洗增加工业气，阻止渣土在刀盘面板上粘连，缓解泥饼产生。

    去年8月6日午夜，盾构机重新复推，开工当天掘进了8米。此后，盾构机掘进速度不断提升，隧道建设进度也逐步恢复到常态。

    武汉地铁集团有关负责人表示，直到右线盾构机即将出洞的前夕，大家也丝毫没有放松的喜悦，神经反而越发紧绷。直径达到15.76米的盾构机在地下是一个庞然大物，出现任何意外都将带来毁灭性结果。

    为了确保万无一失，现场每道施工工序安排都精确到天甚至小时。作为总体设计单位，铁四院在满足质量和功能需求的同时，尽可能优化设计，并做好现场配合施工服务。

    比如，常规做法是隧道贯通之后再进行路面垫层浇筑，铁四院优化方案，在隧道内车道板、烟道板同步施工的基础上，采取路面垫层同步施工技术。为了满足垫层同步施工需要，现场路面板每施工300米到500米，路线设计人员就根据现场实际测量资料进行一次纵断面的调坡设计。

    此外，为了节约盾构到达后的拆解时间，铁四院与业主及施工单位共同研究，对原设计的水中接收方案进行优化，在确保施工安全的前提下，提出了盾构干接收方案，至少缩短工期15天。

    由于三阳路隧道涉及市政道路和轨道交通两个系统，铁四院成立了以市政道路隧道项目为主、共18个专业组成的总体组。项目推进过程中，铁四院还十分注重技术创新，目前已经结合工程设计申请并获得了8项国家发明专利及实用新型专利授权。

    “既跑汽车，又跑地铁，三阳路越江隧道对安全级别的要求被提到了新高度。”铁四院城地院副总工程师、隧道设计负责人孙文昊介绍：“设计中，我们不仅做足防水、防火的相应措施，还首次在越江隧道建设中融入防恐怖袭击这一新课题研究。”

    三阳路越江隧道为集约利用过江通道资源和城市地下空间提供了一个新思路。该项目的建设，进一步巩固了铁四院在水下隧道设计领域的领先地位。在其示范效应下，目前，铁四院设计的首条穿越黄河隧道——济南黄河隧道也采用了公铁合建方案。