3月26日,在汕头湾海底68米深处,随着开挖直径达14.57米的“永平号”盾构机刀盘破岩而出,标志着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。
汕头湾海底隧道全线贯通。张晓宜 摄
汕汕高铁是国家“八纵八横”高速铁路网沿海通道的重要组成部分,线路起自汕头站,途经汕头市、揭阳市、汕尾市,终至汕尾站,正线全长162公里,设计时速350公里,该项目汕尾至汕头南段已于2023年12月开通运营。目前,在建汕头南至汕头段正线长度19.8公里,其中汕头湾海底隧道正是该段重难点控制性工程,此次隧道的全线贯通,为汕头南至汕头段2025年底具备通车条件提供重要支撑。
汕汕高铁驶入汕头南站。张晓宜 摄
汕头湾海底隧道全长9781米,横跨汕头湾主航道海域,洞身穿越17处断层破碎带(含8处活动断层),建设过程中要克服近百米超高水压、高氯盐侵蚀,多断层构造,地层软硬不均、极硬岩等世界级施工难题,施工稍有不慎,极易引发海水渗透,甚至海水大量涌入导致隧道结构失稳和坍塌废弃等风险,安全不容有失。同时,盾构机在高达200MPa抗压强度的极硬花岗岩地层掘进,施工难度国内外罕见,被国铁集团认定为国内在建风险最高、难度最大的隧道之一。
技术人员查看盾构机情况。刘福昌 摄
为应对复杂地质情况,隧道采用陆域矿山法、海域矿山法、盾构掘进法、盾构空推法、明挖敞开法、明挖暗埋法等6种工法组织隧道施工。施工期间,隧道建设、设计、施工等单位深化合作,多次邀请国内院士科研团队开展重大科研立项攻关,现场论证把关,合力攻克建设难题,加快推进隧道建设进度。
中铁十四局汕汕高铁项目副总工程师都培龙介绍,矿山段全长7196米,共穿越14条断层破碎带。其中,F9活动断层是整条隧道关键性“卡脖子工序”,该断层位于运输繁忙汕头湾主航道正下方,裂隙发育密集,岩层风化严重,洞顶距弱风化覆盖层最薄处仅有2.36米,极易造成坍塌涌水事故。在建设过程中,项目团队首先克服百米级超高水压开展海上注浆和洞内注浆来封堵裂隙,提高围岩完整性,给软弱地层“补足钙”,再用高精度控制爆破技术进行开挖,“小步勤挪”减小对围岩的扰动,最终历时19个月成功贯通。
技术人员查看隧道贯通情况。张晓宜 摄
中铁十四局汕汕高铁项目总工程师安夫顺介绍,盾构段需掘进1695米,在海底实现贯通后,再向前空推463米,至海底拆解洞,进行拆解。盾构穿越地质复杂,需要穿越298米的上软下硬地层、500多米的全断面极硬岩,包含3处断裂带,如此复杂的工况,超大直径盾构在国内施工还没有成熟经验可借鉴。盾构掘进易出现刀盘卡顿、盾尾涌水涌泥、刀具磨损等问题,且需要海底频繁更换刀具甚至带压进仓作业,风险较大。
中铁十四局组建技术攻坚团队,在盾构机选型时,首次创新采用刀间距为90毫米的常压刀盘,加密布设刀具,掘进过程中创新研发出三刃刀具,全面提高破岩效率,同时还配套了刀具监测系统,通过数据监测了解刀具的磨损情况,实现精准换刀。同时,对上软下硬地层段落提前进行爆破作业,在断裂带段落提前采取海上注浆等手段,确保掘进安全和效率。最终历时1400多天的艰苦鏖战,盾构段实现贯通。
工人们在隧道矿山段内施工。陈史 摄
汕头湾海底隧道贯通,一举创造了多项纪录:世界首座设计时速350公里单洞双线高速铁路海底隧道、世界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、国内水压最大的海底隧道。
据悉,隧道贯通后,还将紧张推进盾构机长距离空推、盾构机洞内拆解等任务,超大直径盾构空推及盾构机拆解均为国内外首次。接下来,中铁十四局项目团队将进一步细化后续施工组织,扎实做好安全保障措施,确保隧道空推质量和拆解效率,全力冲刺汕汕铁路汕头南至汕头段高质量建成开通。
汕汕高铁全线建成通车后,将正式进入汕头市区,运能将从目前日均开行24对列车提高到50对以上,并与在建的漳汕高铁连接,在珠三角、海西、长三角之间构筑起一条新南北向大能力客运通道,对沿线城市融入湾区、连接华东提供了重要通道,对助力广东“百县千镇万村高质量发展工程”实施和促进区域协调发展具有重要意义。
南方+记者 张晓宜
通讯员 林凤 李金雨
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