湖北日报全媒记者 成熔兴 通讯员 曾斯 袁永华 郑忠祥
5月26日上午,武汉地铁12号线十里铺站建设工地内,随着盾构机破土而出,标志着12号线港十区间(港口村站—丁家咀站—十里铺站)隧道贯通。
武汉地铁一级项目经理倪正茂介绍,2.1公里港十区间隧道不仅穿越了武汉最硬的地下岩层,还顺利完成了下穿既有地铁车站、下穿墨水湖、侧穿二环线高架等多项高难度施工,摸索总结的多项技术属于全国首创,对武汉地铁后续建设将起到很好的借鉴作用。
武汉地铁股份有限公司业主代表刘金波介绍,港十区间2.1公里作业区间上分布着两段总长约350米的石英砂岩,是目前已知武汉地下硬度最大的岩层。其硬度分别为214兆帕和251兆帕,是普通混凝土的七倍至八倍,与常见的钢材硬度相当。这种岩层多出现于远郊区,施工时往往采用炸药爆破的方式处理,但地铁12号线上的这两处硬岩周边分布着湖泊、桥梁、政府机关和中小学校,不宜开展爆破。
为此,武汉地铁集团联合武汉轨道交通十二号线建设运营公司、中铁开投集团工程指挥部和中铁七局组成专家组,反复研究后决定采用全断面硬岩盾构掘进施工法,即让盾构机直接去啃石头。
施工单位中铁七局项目经理文斌介绍,港十区间选配的国产盾构机本身就马力十足,峰值推进力量达到1.1万吨,实际作业中又增加了电机。有了充足的马力,还要有坚硬的“牙齿”。项目组还召集19家厂商,为盾构机配备了47把重型滚刀——刀具采用含钼、钒等元素的高强度合金钢加工而成,抗压强度达到2800兆帕,“每把造价高达三四万元,而普通刮刀只需要六七千元”。
2800兆帕是什么概念呢?1兆帕相当于人的大拇指指甲盖上顶了10公斤的重物,2800兆帕就相当于顶了28吨的重物。
中铁七局项目总工罗鑫介绍,做足准备工作后,盾构机开始向最硬岩层掘进,但难度还是超出想象。他向湖北日报全媒记者出示的一段监控视频显示,在突破最硬岩层时,盾构机的滚刀在前方坚硬的岩石上如刀刻斧凿般留下一道道清晰可见的“环形花纹”。“刀盘旋转一周,在岩石上留下的花纹深度仅1毫米,只有反复不断旋转,才能让石头上的‘伤口’一点点扩大,从而一层层破碎、剥落。”罗鑫介绍,在最艰难处,盾构机连续工作近60个小时,才往前掘进1米,相当于平均每分钟掘进0.028厘米。“当时,盾构机司机每点一下前进键——相当于踩一脚‘油门’,电费就花掉500元,整个项目消费的电费较常规盾构项目增加了百万元之巨。”
在这样的情况下,业主代表、项目经理、项目总工24小时轮流值守,严密监视盾构机掘进参数,组织人员定时进仓更换磨损刀具,确保盾构机刀盘、刀具结构完好,最终提前30天安全顺利通过硬岩段,创造了国内土压平衡盾构成功掘进极硬地层的新案例。
此外,这台盾构机还“在软豆腐里打洞”,成功下穿墨水湖湖底淤泥黏土;在左右间距1.8米的空间里“极限行走”,几乎零沉降成功侧穿二环线高架桥桥桩;花了5天时间顺利下穿地铁4号线十里铺站,开创了武汉地铁盾构机完整下穿单体车站先例。