[分享]地铁超级工程助推大武汉高质量发展

发表于2018-05-28     777人浏览     1人跟帖     总热度:138  

地铁超级工程助推大武汉高质量发展-Snap10

5月27日下午,汉口胜利街、三阳路交会处盾构接收井,正严阵以待,迎接历史性时刻。

从武昌始发而来的“开泰号”盾构机破洞钻出,宣告武汉地铁7号线三阳路越江区间左线隧道贯通,也标志着7号线全线隧道贯通,为年内开通试运营奠定坚实基础。

这是世界首条公铁合建的盾构隧道、中国大陆在建最大直径的盾构隧道,位于武汉长江二桥、青岛路长江隧道之间,长约2.6公里。

隧道分左右线分别掘进,两台盾构机一前一后。

一个多月前,右线隧道“三阳号”胜利抵达汉口接收井;5月27日,左线隧道“开泰号”也顺利抵达汉口接收井。

三阳路越江隧道是地铁7号线控制性工程,曾走进央视《超级工程Ⅱ》纪录片第一集《中国路》,引发广泛关注。

多年攻坚克难,这一地铁工程引领技术创新,突破江河阻隔,拉动产业转型,必将进一步助推大武汉高质量发展。

超级工程挑战世界级难度

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 ▲ 图为:武汉地铁7号线一期工程开工现场

武汉地铁7号线一期工程由东西湖园博园至洪山野芷湖,途经东西湖、江汉、硚口、江岸、武昌、洪山六个区,长约31公里,全为地下线,设站19座。目前全线“洞通”,即将实现“轨通”,沿线所有车站主体结构均已完工。

控制性工程三阳路越江隧道分三层:上层为公路排烟道;中层是公路隧道,单向3车道;下层分3孔,中孔走地铁,左侧为公铁合用疏散通道,右侧布置地铁排烟道以及市政过江管线廊道等。

这一超级工程,对应的是世界级难度。

因公铁合建,隧道管片直径15.2米,相当于五层楼高,是地铁2号线两倍多,比地铁8号线单洞双轨隧道直径还多3.1米,盾构断面195平方米,是2号线、4号线的6倍多。

两台盾构机“三阳号”和“开泰号”承担掘进重任,每个都是“巨无霸”——全长达到创纪录的167米,直径约15.76米,总重4400吨,仅刀盘重约575吨,共有刀具131把,分为滚刀、齿刀、刮刀、先行刀、中心刀等类型,功用类似人的磨牙、切牙、尖牙等,在掘进时对地层进行“磨、切、削”。

武汉地铁集团二级项目经理倪正茂介绍,盾构机始发不久,就遇到复杂地质:在长约1360米的江底,同时分布着强度极高的砾岩和黏性极大的泥岩,两者如同“钻石层”和“年糕团”,一方面快速磨损盾构机的刀具,另一方面又结成泥饼贴在刀盘上,大大增加盾构机地下切割的难度。

从2016年11月开始,盾构机掘进速度由每天8环16米快速下降,到2017年6月,长时间出现1天仅能掘进1环2米的情况。

这种“上软下硬”地层,在以前越江施工中也遇到过,但7号线盾构机太大,施工难度呈几何级数放大。

项目部院内,摆放着一排排废弃的刀具,都有不同程度损坏:150公斤的圆形滚刀被磨成方形,60公斤的刮刀被磨成秃刀,有些甚至硬生生地折断……盾构始发至今两年时间里,累计更换刀具4000多把。

这些受损的刀具,以不同的形状和姿势,见证着越江隧道里的攻坚克难。

倪正茂曾负责过2号线、3号线、4号线、6号线、8号线等地铁穿越长江或汉江的隧道工程,“每一次越江都很难,回头再看那些隧道,7号线越江难度最大……”他如此感叹。

倪正茂回忆,那段时间人整夜整夜睡不着,几乎面临崩溃的边缘。施工方项目经理王志华也说,当时的情况完全可以用“暗无天日”来形容。

彼时,国内其他一流施工单位也派专人前来观摩,有人甚至悲观地预测,这条隧道可能永远都无法打通!

超级工程引领技术创新

残酷的现实摆在面前,阔步迈向世界级地铁城市的大武汉,已经没有退路,必须打通这条越江隧道!为此,武汉地铁集团与各参建单位携手共进,不断进行技术创新。

针对“上软下硬”地层,技术人员对刀盘进行改良。

在以前的刀盘上,先行刀最高,遇到任何障碍物,都是它先行,由于盾构设计为了满足常压下换刀,先行刀切削下来的渣土在刀盘面板上行走距离远,渣土不能快速进入开挖仓内,渣土间的黏连导致刀盘面板与开挖面之间淤积大量渣土,高压之下,这些渣土在刀盘面板上固结成泥饼,先行刀被泥饼包裹失去切削能力。

技术人员改变原有设计理念,加高刮刀高度,使刮刀与先行刀同高,让刮刀主动参与切削,降低先行刀参与切削的比例,这样刮刀切削的渣土可以直接进入开挖仓,先行刀切削的渣土少了,刀盘结泥的可能性变小,效率大大提高。

关键时刻,武汉地铁集团邀请来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组成专家团队剖析难题。根据专家建议,进行4项革新,一是调整刀具配置,使切、削、刮、磨更加有效;二是向刀盘注入化学药剂,消解泥饼;三是增加流量加快对刀盘的冲洗;四是增加工业气体,阻止渣土在刀盘面板上黏连,缓解泥饼产生。

症结问题迎刃而解。但江底掘进作业,突发情况如影随形。

2017年8月11日,盾构机掘进时,现场工人听到很大的水响声。怎么会有水声?出了什么问题?情急之下,工人们立刻关闭盾构机仓门,将盾构机刀盘及其后的法兰罐与后方隧道隔离。

短短1分钟,整个法兰罐就被江水和江砂灌满,所幸仓门及时关闭,没有造成严重后果。接下来的几天,潜水员多次进入法兰罐内,终于找到原因。

原来,坚硬的砾岩层在盾构机刮刀强大压力作用下产生反作用力,将刮刀刀桶螺栓拉断,导致刀桶直接弹进法兰罐内,盾构机被击穿,江水、江砂立刻涌进罐内。最终,脱落的刀桶重新被固定,法兰罐内的水和砂也被清走。

为杜绝类似突发状况发生,盾构机每推进5环10米,工作人员就要检查一次刮刀刀桶螺栓。为确保万无一失,技术人员在刮刀后方加一层保护罩,“哪怕刮刀螺栓断裂,刀桶反弹后被保护罩挡住,也不会完全弹退至法兰罐内,从而在盾构机上形成一个窟窿。”

今年年初,左线隧道施工过程中,再次发生刮刀螺栓断裂。由于加装了保护罩,刀桶未全部弹出,没有造成法兰罐浸没,仅用4个小时,盾构施工恢复正常。

工程风险无处不在。最有效的应对,其实是技术创新。

地铁建设过程中,盾构机始发时一般都具备完整的结构。7号线盾构机“块头”太大,全部装下去,基坑深度和长度一时难以满足要求。

怎么办?工程技术人员通过论证,在保证安全的情况下,决定采用“超大盾构分离始发技术”,即始发时盾构机并不完整,只有盾体和部分车架,当地下空间变得足够大,依次加挂剩余车架。这一创新获得成功,不仅降低了风险,还减少了造价、节省了工期。

类似的创新还有很多。为系统研究总结国内外轨道交通越江隧道工程建设和运营管理关键技术,6月7日至9日,武汉市人民政府、中国城市轨道交通协会将在汉联合举办“2018年轨道交通越江隧道国际论坛”。届时,多位中国工程院院士将参会交流。

超级工程突破江河阻隔

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 ▲ 图为:武汉地铁7号线首列车“凤凰橙”在黄陂下线试跑,时速100公里(倪娜摄)

轨道交通是提升城市功能和品质的重大工程,作为现代化、大运量、高效率客运方式,首要功能在引领公共交通。

  • 2004年7月28日,武汉首条轨道交通——由宗关至黄浦路的1号线一期工程开通,当时投入运营的只有1条线路、10座车站、10余公里,日均客运量仅0.78万乘次,人气惨淡。

  • 2010年7月28日,1号线二期试运营,客流有所增加。

  • 2012年开始,每年年底,武汉都有新的地铁线路开通。

  • 2015年5月,轨道交通累计客运量突破10亿乘次大关。

  • 2016年年底,机场线和6号线一期开通,轨道交通线网串连1座机场、3大火车站,市民出行更加便捷。

  • 2017年年底,8号线、阳逻线、1号线径河延伸线同时开通,武汉地铁首次实现一年通车3条线,进一步缓解过江难,方便居民出行。

撸起袖子加油干,一年接着一年干。武汉地铁从无到有,从线到环,从环到网,成为众多市民出行的首选。截至目前,全线网累计运送乘客超过30亿乘次,在武汉公共交通中,地铁客流占比超过38%,承担过江客流超过40%。

武汉被长江、汉水分隔成三镇,“过江”成为武汉人生活的一部分,“过江难”也一直是城市交通的痛点。

2018年1月,高德公司发布2017年度中国主要城市交通分析报告,武汉道路拥堵延时指数在全国主要城市中的排名,从2014年的第7位,降至2017年的第47名。

武汉机动车保有量达270万辆,每年仍以15%的速度递增;三镇隔江相望,加之湖泊、山体阻隔,城市断头路、瓶颈路较多,拥堵排名大幅下降实属不易。

业内人士分析,地铁线网不断延伸,大大提升城市交通功能,特别是越江地铁立下首功。

已开通的地铁中,2号线、3号线、4号线、6号线、8号线共5条线路穿越长江或汉江。计划年内开通的7号线一期,以公铁合建隧道的形式下穿长江,必将进一步突破大江大河的阻隔。

超级工程拉动产业转型

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 ▲ 图为:“三阳号”从武昌始发

党的十九大报告指出,我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段,正处在转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的攻关期。

地铁施工中,盾构机是不可或缺的核心装备之一,也是武汉高端装备制造产业未来的发力点。

直径达15.76米,重量达4400吨,承担7号线三阳路越江隧道掘进重任的两台盾构机是世界级“大块头”。

这两台盾构机由德国海瑞克公司和上海隧道工程有限公司联合制造,在上海完成总装,总价9亿元人民币。

除核心设备之一的刀盘来自德国,其他大部分零部件产自中国。另外,盾构机除在上海总装,后来为方便运输,又全部拆卸运抵武汉,在武汉再次拼装,“总装、拼装的过程,其实也是技术引进的过程。”

大国重器必须牢牢掌握在自己手中!业内人士评价,三阳路越江隧道工程的实施,客观上加快了超大盾构国产化步伐。

  • 2009年,民营企业湖北天地重工携手日本三菱重工,生产的盾构机“天地一号”,率先在江夏下线。

  • 2010年,总部在汉的中铁科工集团联合日本小松公司生产的盾构机“开拓号”,也宣告下线。

  • 2011年,武重引进德国海瑞克公司技术,生产的盾构机用于武汉地铁2号线中南路至街道口区间隧道施工,成功解决“丁字桥难题”。

汉产盾构机已成功应用于地铁2号线、3号线、6号线、11号线的隧道掘进。

中铁七局项目经理孔富勇介绍,曾在武汉地铁6号线区间“服役”的“奋进1号”和“奋进2号”盾构机,均产自总部位于河南郑州的中铁装备集团,每台造价4000万元左右,“先用于苏州地铁项目,后来转战武汉。”

2016年12月,武重为成都地铁生产的“天府1号”盾构机顺利通过用户验收,刀盘直径8.6米,总重达1400多吨,这是目前为止武重生产的最大规格的盾构机。

来自中铁装备集团的最新消息,已有直径14米以上的国产超大盾构在南京、汕头等城市隧道中掘进。

拉动产业转型升级,三阳路越江隧道只是一个缩影。近年来,武汉地铁建设的大蛋糕,还吸引中车集团在汉布局两家制造企业,分别选址江夏、黄陂。短短几年内,武汉地铁列车实现本地化生产,为“武汉制造”转型升级增添新动能。

省经信委印发《湖北省轨道交通装备“十三五”发展规划》提出,到2020年,我省轨道交通装备产业主营业务收入,将从目前约130亿元,提高到600亿元。“汉产”轨道交通列车和盾构机,也将迎来更大市场空间。

统计显示,武汉完成轨道交通投资超过2000亿元,在汉形成完整的轨道交通产业链。除工程设计、工程建造、装备制造、运营维护外,一大波新概念、新技术接踵而至,成为新经济的一部分。

超级工程,实力担当。地铁,必将进一步助推大武汉高质量发展!

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 ▲ 图为:7号线三阳路越江隧道内部


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 发表于2018-05-29   |  只看该作者      

2

地铁对城市发展还是很重要的

追74256

河北 秦皇岛 | 建筑施工

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