一场“硬碰硬”的较量

    本报记者  李美华  通讯员  胡  琦  郑莉华

    日前，随着“启航号”TBM刀盘破壁而出，由中铁十四局承建的青岛地铁1号线海泊桥站至水清沟站区间顺利贯通，标志着国内最密集破碎带地铁TBM隧道以及全国首条连续运输系统地铁TBM隧道顺利贯通。

    贯通的喜悦背后，凝结着中铁十四局建设者4年来在地下30米处默默挥洒的血汗。只有他们最清楚，这条隧道的掘进之路，走得并不容易。

    迎难而上，挺进TBM市场

    2016年，中铁十四局中标青岛地铁1号线，包含2站3区间，区间线路全长约3.3公里。由于青岛市区全部坐落于各类花岗岩之上，征战各城市轨道交通工程的盾构机在这里一筹莫展，而传统钻爆法不仅施工速度慢，而且地面扰动感明显，安全隐患大。

    采用TBM施工！这是建设者找到的最优解决方案，安全且施工速度可达钻爆法的10倍。在国内，人们通常将适用于硬岩地层的隧道掘进机叫TBM，而适用于软土的叫盾构机。相比盾构机，TBM施工对设备的可靠性和使用寿命要求更高。

    中铁十四局虽在盾构领域积累了专业优势，并成功培育了专业品牌，但在TBM施工方面却一直是空白。

    该集团将首台TBM取名“启航号”，寓意向着星辰大海扬帆起航。“启航号”总长165米，开挖直径6.3米，刀盘重达90多吨，安装滚刀41把。“TBM的组装工作在海泊桥暗挖车站内进行，施工空间小、交叉作业多、安全风险大，不亚于在螺蛳壳里做道场。”回想起“启航号”始发的情景，项目施工负责人宫斌感慨道。

    该区间隧道埋深大，地层主要为微风化花岗岩，最大硬度高达100多兆帕，是钢筋混凝土强度的两倍，掘进过程中刀具极易磨损。因此，如何减少刀盘保养时间，降低换刀频率，实现在高抗压强度硬岩中持续快速掘进，是工程的重难点。

    为了控制好TBM在掘进过程中可能出现的问题，建设团队先后组织多次专家论证会，结合青岛地铁特有地质状况，对TBM的配置、选型、掘进参数等分别进行分析论证，并就掘进过程中可能出现的刀盘卡死、主轴承损坏等情况制定了严密的应对措施，有针对性地对掘进参数、泥浆比重及同步注浆等进行调整和改进，不断优化TBM施工工艺，克服了高强度硬岩施工难题。

    除了工程本身，中铁十四局还有更深远的考量。为了培养自己的TBM人才，中铁十四局将部分盾构操作能手调往青岛参与TBM掘进前期工作，其间还派他们前往制造工厂学习机械原理。“在TBM掘进的最初一段时间，设备厂家派工程师到现场指导操作，我们的后备梯队就抓住这个难得的机会，认真学习‘新伙计’。”宫斌自豪地说，现在这批人都成了盾构和TBM施工的“双料大咖”。

    破纪录，日进尺31.5米

    TBM怕软不怕硬，刚始发掘进不久，“启航号”就遇见了天敌——破碎带。破碎带容易造成地面塌陷、管线损坏甚至建筑物倾斜等严重事故，软土地层还可能糊住刀盘，影响掘进效率。

    上午还在硬岩地层顺利推进，下午刀盘扭矩就突然增大。宫斌的心里咯噔一下，他意识到：破碎带来了！整个施工过程，破碎带频繁出现，特别是掘进后期，几乎平均不到40米就出现一条。吃上一顿安稳饭都成了奢望。

    在这段长约3300米的区间隧道，共夹杂着48条富水砂砾破碎带，总长约660米，如同“鸡蛋和石头混杂”，施工难度系数极高。

    为保证TBM顺利掘进，施工团队结合项目实际地质特点，通过经验借鉴，编制了专项施工方案，并通过专家评审。“TBM进入破碎带前，我们对破碎带进行注浆处理，穿越过程中，实时监控观测，严格控制掘进参数、吹填碎石、壁后注浆，成功攻克了混杂地质难题。”该项目负责人魏清武说。

    除地质条件复杂，渣土运输也是制约TBM掘进效率的一个重要因素。据统计，TBM掘进过程中，高峰期每天将产生约1680立方米渣土。“如果使用传统的电瓶车运输，从渣土装车，再运送至隧道口吊装出地面，单次作业循环至少45分钟以上，而全程共需约2万次危险吊装作业。”魏清武介绍，面对这一难题，他和团队成员创新采用“连续皮带机+水平储带仓+垂直皮带机+旋转型布料皮带机”出渣系统，这在国内TBM地铁隧道施工领域尚属首次。   

    该出渣系统在安全方面摒弃了垂直提渣和洞内机械水平运输的安全风险，较传统矿车出渣减少了近2万次渣土提升和1万次机械水平运输，综合工效提高了近3倍，为日进尺31.5米最好成绩创造了有利条件，这也是国内地铁施工远距离TBM日掘进的最高纪录。

    建厂棚，隔绝扬尘噪声

    施工扬尘和噪声污染一直是城市核心区地铁施工难以克服的两道环保难题。为从根本上解决这两项污染，该项目进场时就进行了源头治理。

    在青岛地铁1号线海泊桥车站，人们远远地就能看见一个4层小楼高的“庞然大物”，这是海泊桥车站竖井的隔离棚。隔离棚能够在不影响正常施工的前提下，将生产过程的全部工序统统罩住。在隔离棚外，市民完全感受不到扬尘、噪声污染。进入厂棚内，竖井、龙门吊、渣土池才显露出它们的“庐山真面目”。

    如何在隔离棚内实现自动化防尘也是施工的重难点。“站在隔离棚内，可以看到顶部四周、井口及渣土池四周布满了喷头。”魏清武介绍，棚内设有监测系统，能够实时监测并显示棚内空气质量状况，并将数据传输到集中处理器进行分析、处理，一旦发现数据超标，系统便会立即自行启动降尘喷淋系统。喷淋管路上还缠有由绝缘胶包裹的电热丝，保障喷淋设备在冬天正常使用。

    扎根胶州湾畔，呵护美丽青岛。建设团队采用先进技术，不断强化监管，打赢蓝天保卫战，还黄海明珠红瓦绿树、碧海蓝天。

    谁无暴风劲雨时，守得云开见月明。4年多来，中铁十四局建设者确保了“启航号”TBM的顺利掘进，填补了中铁十四局在隧道掘进工程领域的空白。该项目编制的《城市轨道交通TBM施工作业指导书》，还为城市地铁TBM施工提供了技术指导。