走進(jìn)中鐵十四局廣州海珠灣隧道貫通現(xiàn)場(chǎng)，兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)“龍頭”微探，"臥躺"在接收井內(nèi)，場(chǎng)面頗為壯觀。

兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)"臥躺"在接收井內(nèi)（劉福昌 攝）

兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)分別名為“大道先鋒號(hào)”“開(kāi)路先鋒號(hào)”，它們猶如“孿生兄弟”，長(zhǎng)超百米、重達(dá)千噸，開(kāi)挖直徑均為15.07米，足有5層樓高。但細(xì)看之下，兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)又稍有不同。

“‘大道先鋒號(hào)’面板更寬，刀具可以實(shí)現(xiàn)常壓更換，而‘開(kāi)路先鋒號(hào)’開(kāi)口率更大，刀具更多，需要帶壓更換。”中鐵十四局海珠灣隧道項(xiàng)目總工程師黃書(shū)華表示，在同一座隧道、同一地質(zhì)情況下，采用完全不同的盾構(gòu)機(jī)選型，這在全國(guó)尚屬首次。

海珠灣隧道縱跨番禺區(qū)、海珠區(qū)，其中盾構(gòu)段長(zhǎng)2102米，以雙管盾構(gòu)隧道形式下穿三枝香水道、洛溪島、珠江瀝滘水道，東、西線隧道最大凈距僅為18.1米，長(zhǎng)距離穿越珠江三角洲地區(qū)上軟下硬的復(fù)雜紅層地質(zhì)，兩次穿越地層斷裂破碎帶。

“盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)型式通常分為常壓刀盤(pán)、帶壓刀盤(pán)2類(lèi)，盾構(gòu)施工中一般會(huì)結(jié)合地質(zhì)條件、同類(lèi)項(xiàng)目施工經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮配備何種型式刀盤(pán)，以確保盾構(gòu)安全、高效掘進(jìn)。”黃書(shū)華說(shuō)，這是廣州首次采用15米級(jí)盾構(gòu)進(jìn)行施工，區(qū)域內(nèi)并無(wú)同類(lèi)型盾構(gòu)施工經(jīng)驗(yàn)可以參考，刀盤(pán)的選型一時(shí)成為難題。

沒(méi)有實(shí)踐可以借鑒，那就主動(dòng)實(shí)踐。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)內(nèi)外權(quán)威人士多方論證后，綜合考慮刀具破巖能力等因素，在確保工程安全的前提下，建設(shè)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為可以采用常壓刀盤(pán)和帶壓刀盤(pán)對(duì)比掘進(jìn)。

2023年3月，采用常壓刀盤(pán)的“大道先鋒號(hào)”盾構(gòu)機(jī)在西線隧道率先始發(fā)，同年5月，采用帶壓刀盤(pán)的“開(kāi)路先鋒號(hào)”盾構(gòu)機(jī)在東線隧道緊隨其上。

掘進(jìn)過(guò)程中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)圍繞“超大直徑盾構(gòu)設(shè)備選型及常壓帶壓刀盤(pán)適應(yīng)性設(shè)計(jì)”開(kāi)展研究，通過(guò)盾構(gòu)區(qū)間在泥巖、泥質(zhì)粉砂巖地層中掘進(jìn)引起的地層沉降變形、刀盤(pán)刀具磨損、結(jié)泥餅等問(wèn)題，對(duì)比兩種設(shè)計(jì)類(lèi)型刀盤(pán)在華南區(qū)域地層中掘進(jìn)的優(yōu)劣，同時(shí)得出最優(yōu)的掘進(jìn)參數(shù)設(shè)置值，提出在類(lèi)似地層中盾構(gòu)刀盤(pán)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2024年7月，歷時(shí)16個(gè)月，兩條隧道相繼貫通。據(jù)統(tǒng)計(jì)，東線隧道采用的“開(kāi)路先鋒號(hào)”盾構(gòu)機(jī)最高月進(jìn)尺達(dá)到324米，這一數(shù)據(jù)也刷新了超大直徑泥水平衡式盾構(gòu)機(jī)在華南地區(qū)復(fù)合地層的掘進(jìn)速度紀(jì)錄。

“通過(guò)同等地質(zhì)對(duì)比掘進(jìn)實(shí)踐證明，針對(duì)廣州地區(qū)泥質(zhì)粉砂巖地層，帶壓刀盤(pán)的適應(yīng)性更強(qiáng)?！秉S書(shū)華說(shuō)，目前，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)正在圍繞該課題進(jìn)行總結(jié)，已完成論文4篇，提交專(zhuān)利申請(qǐng)3項(xiàng)，正在編寫(xiě)工法及研究報(bào)告。這項(xiàng)研究為不同參數(shù)和配置的超大直徑盾構(gòu)機(jī)的使用、設(shè)計(jì)提供不可多得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和技術(shù)參考，也為華南地區(qū)復(fù)合地層超大盾構(gòu)掘進(jìn)收集了更為齊全的數(shù)據(jù)參數(shù)。

兩條“鋼鐵巨龍”邊挖邊前進(jìn)，成型隧道也在身后同步延伸，而此時(shí)，另一臺(tái)不足4米高的掘進(jìn)機(jī)悄然入場(chǎng)，它的任務(wù)，是在兩條主線隧道之間，打通6座橫向聯(lián)絡(luò)通道。

聯(lián)絡(luò)通道施工現(xiàn)場(chǎng)（鄭玉茹 攝）

聯(lián)絡(luò)通道是設(shè)置在兩條隧道之間的一條橫向通道，承擔(dān)著乘客安全疏散、隧道排水及消防等重要功能。海珠灣隧道主線隧道盾構(gòu)區(qū)間范圍內(nèi)設(shè)6座橫向聯(lián)絡(luò)通道，區(qū)間長(zhǎng)度在14.8米至18.1米之間。

“以往的聯(lián)絡(luò)通道，多采用礦山法開(kāi)挖，施工控制難度較大、風(fēng)險(xiǎn)大?！秉S書(shū)華說(shuō)，機(jī)械法聯(lián)絡(luò)通道施工技術(shù)，則為近年來(lái)開(kāi)發(fā)的一種新工藝、新工法，具有施工工期短、作業(yè)環(huán)境安全可控、機(jī)械化程度高等諸多特點(diǎn)，具有顯著優(yōu)勢(shì)。

工欲善其事，必先利其器。依托主線隧道掘進(jìn)過(guò)程中掌握的地質(zhì)情況等信息，他們量身定制了“海珠灣一號(hào)”掘進(jìn)機(jī)，該設(shè)備采用異形分體式設(shè)計(jì)，開(kāi)挖直徑3.86米，由主機(jī)、臺(tái)車(chē)、吊運(yùn)系統(tǒng)、始發(fā)接收套筒等部分組成。

“主線隧道空間狹小，如何實(shí)現(xiàn)聯(lián)絡(luò)通道和主線隧道同步高效施工成為我們首要解決的問(wèn)題。”黃書(shū)華說(shuō)，他們使用創(chuàng)新型的移動(dòng)式后配套支撐平臺(tái)系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等，設(shè)備運(yùn)輸和組裝采用模塊化，設(shè)置吊運(yùn)系統(tǒng)，直接利用主線隧道管片車(chē)運(yùn)輸施工物料，最低限度影響主線施工。

此外，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)為掘進(jìn)機(jī)配置高精度導(dǎo)向及糾偏系統(tǒng)，能夠滿(mǎn)足聯(lián)絡(luò)通道精準(zhǔn)對(duì)接主隧道施工要求；配置了高強(qiáng)度刀盤(pán)、高性能主驅(qū)動(dòng)，能夠高效破除C60高強(qiáng)度管片；多方位調(diào)整的運(yùn)輸臺(tái)車(chē)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備高效進(jìn)場(chǎng)、轉(zhuǎn)場(chǎng)，并進(jìn)行始發(fā)姿態(tài)調(diào)整。

日前，“海珠灣一號(hào)”掘進(jìn)機(jī)順利完成首座聯(lián)絡(luò)通道，在成型隧道內(nèi)完成“洞中洞”的施工，極大節(jié)省了項(xiàng)目工期，在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了同類(lèi)直徑盾構(gòu)隧道工程首次采用橫向疏散方式進(jìn)行機(jī)械法聯(lián)絡(luò)通道施工。

據(jù)悉，海珠灣灣隧道預(yù)計(jì)2025年建成通車(chē)，屆時(shí)，海珠、越秀等中心城區(qū)到廣州南站的行程有望縮短至15分鐘，可有力增強(qiáng)廣州南站的集疏運(yùn)能力，進(jìn)一步釋放其核心門(mén)戶(hù)樞紐功能，強(qiáng)化廣州國(guó)際綜合交通樞紐地位，提高粵港澳大灣區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施“硬聯(lián)通”水平。

【編輯：佳冰】