汕头湾底穿针 大海深处织梦

    通讯员  李金雨  林  凤  付宝怡

    3月26日，在广东汕头湾海底68米深处，随着“永平号”盾构机破岩而出，由中铁十四局承建的世界首座设计时速350公里单洞双线高铁海底隧道——汕汕高铁汕头湾海底隧道成功贯通。

    自2020年以来，这条9781米长的隧道让全体建设者费尽心血，绞尽脑汁，而毫厘之间，也承载着无数匠心与智慧。

    该隧道由矿山法和盾构法从两端同步施工，攻克了诸多世界级难题：高烈度地震、密集活动断层、海域超高水压、高腐蚀海水、极复杂地层……在隧道建设史上，它们任何一项单独出现都会令建设者头疼不已，面对这些“拦路虎”的叠加，建设团队又是如何将其一一驯服的？

    欲知山中事，需问砍柴人。

    2.36米“极限挑战”：破解致命的“F9魔咒”

    “隧道共穿越17条断层破碎带，其中矿山段穿越14条，每一条都是老大难，但编号为F9的断层最要命。”中铁十四局汕汕铁路项目分管负责人刘建勋介绍，假设海底岩体是一块饼干，断层好比饼干断裂后产生的裂隙，破碎带就如同裂隙中间的碎屑、灰尘等混合物，而建设者面临的难题，则是如何在这个饼干中打洞。

    “F9洞顶弱风化岩厚度仅2.36米，爆破作业如同‘刀尖上跳舞’。洞内裂隙水与洞外海水存在一定的水力联系，爆破后顶部的围岩裂隙极易形成透水通道，发生涌水事故……”

    工区经理王加忠回忆，看到地质报告后，同事们都说这不是“诊断证明”，而是“病危通知书”。“断层上方是汕头湾主航道，一旦爆破失误，隧道开了‘天窗’，就是货真价实的灭顶之灾。”

    对付断层破碎带，业界常用的手段是通过注入水泥浆将破碎带填充满，但该隧道地处深海，最深可达98.5米，在这种条件下注浆，技术方案根本无从参考。

    为确保施工安全，他们通过建模分析、现场勘察和专家论证，最终确定了“海上注浆+洞内注浆+双层初支”的建设方案。“我们先后开展海上注浆和洞内注浆来全方位封堵裂隙，提高围岩完整性，给软弱地层‘补钙’，再用高精度控制爆破技术进行开挖，搭设双层钢拱架作为隧道的支撑骨骼，‘小步勤挪’减少对围岩的扰动。”中铁十四局汕汕铁路项目副总工程师都培龙介绍，“这也开创了铁路隧道高精度超高压百米级海面注浆的先例。”

    长度为139米的F9活动断层，不到隧道全长的百分之二，但建设者足足鏖战了19个月才成功销号，不少建设者纷纷表示：“吃过F9的苦，其他的都不叫苦。”

    近12000个小时“极限服役”：“钢铁巨龙”上演海底穿越

    盾构法施工虽只有1695米，但开挖直径达14.57米的“永平号”盾构机需穿越上软下硬地层和全断面极硬岩。中铁十四局汕汕铁路项目总工程师安夫顺介绍，超大直径盾构施工面对如此复杂的工况，国内还没有成熟经验可借鉴。

    2021年3月，首次创新应用刀间距为90毫米常压刀盘设计的“永平号”始发出征，但出发没多久就磕了“牙”。上软下硬地层基岩突起起伏不定，极易造成刀具受力不均，若冲击力突然增大，刀头可能掉落。

    适度用力是关键。项目团队通过改用前置刀筒设计，减少岩层掘进冲击导致刀具后退的频率，还利用刀具监测系统等智能装置，实时了解刀具磨损情况，实现精准换刀。

    而后，项目团队面对全断面硬岩又打了一场长达3年的拉锯战。

    “这种地层强度高达200兆帕，堪比钢板。盾构机掘进困难，更不敢硬推，速度最慢的时候一个月仅掘进6米。”项目盾构机机长田春回忆说。

    困难面前想办法。建设团队邀请院士专家现场指导，联合内部专家攻关，研发出三刃刀具取代传统的两刃刀具，提高破岩效率。“盾构机依靠刀具‘嚼碎’岩石，刀刃轨迹越多，就会更加‘伶牙俐齿’。”安夫顺介绍，他们还精细分析掘进数据、刀盘异响等情况，及时发现“零号”病刀进行更换，保证有效掘进时间。

    最终，建设团队利用复杂地质环境海底隧道精准掘进成套技术和施工经验，超前实施“地层爆破+海上注浆”等专项施工方案，平稳驾驶“极限服役”近12000个小时的“永平号”盾构机完成海底穿越，更换刀具1392把，啃下了这块硬骨头。

    9781米“极限防护”：匠心打造品质工程

    修建海底高铁隧道为何如此困难？其中的“老大难问题”在于抗震、抗腐蚀。据统计，海洋地震约占全球地震的85%。自有仪器记录以来，我国近邻海地区共发生7级以上地震48次。汕头湾地处八度地震带，对海底隧道提出了更高要求，高腐蚀的海水环境，也时刻考验着隧道的防护能力。

    在该隧道建设中，建设者创新研发了一些新工艺新技术破解难题。他们研发了一种减震接头，在每两片隧道的管片接缝位置，加一个“弹簧”，降低可能发生的地震和活动断层对高铁运行存在的影响。还在隧道和岩层之间增加柔性隔震层，既能抵抗海水压力又能吸收地震能量，达到“以柔克刚”的效果。面对海水高腐蚀性考验，工程师们大胆创新，通过反复调整混凝土配合比、首创冰水低温拌和工艺，研制出新型抗裂材料，在铁路领域首次破解了高强度混凝土隧道浇筑难养护、极易开裂的难题。

    该隧道的贯通，创造了多项深海隧道建设纪录：世界已贯通最大开挖直径铁路海底隧道，国内穿越活动断层最多的铁路海底隧道，国内开通水压最大的海底隧道……每一项纪录的背后，都有说不完的“困难集合”和智慧方案。

    阳春三月，汕头湾碧波荡漾、船流如织，殊不知水下早已“旧貌换新颜”。五年来，建设者用智慧和汗水，将这条“水下天堑”变为安全坚固的“深海通途”。未来，通车后的汕头湾海底隧道还将成为连接汕头与汕尾的“黄金走廊”，联通东南沿海高铁大通道，为东部沿海地区高质量发展注入新的生机与活力。