□ 隧道股份 段学钢
12月20日,困扰杭州文一路(紫金港立交~荆长大道)提升改造工程的重大难题——超大直径(14.17米)泥水盾构机刀盘在地下30多米被成功修复,至此已停工400天之久的隧道工程北线盾构掘进施工重新焕发了生机。
杭州文一路(紫金港立交~荆长大道)提升改造工程是杭州市区西进未来科技城的重要快速路,通车后,从杭州市区能够一路畅通,直达未来科技城。因此,工程什么时候建成通车一直牵动着杭州市民的心。
殊不知,担负隧道工程施工的重要设备盾构机,因在掘进过程中遭遇极端复杂地质,从2021年11月15日开始,被困在30多米深的地下,再无丝毫行走之力,这个直径达14.17米、重达4000吨的巨无霸如同植物人一样,躺在病床上,任凭现场工程技术人员想方设法,千呼万唤,始终岿然不动。
前施工团队因盾构机瘫痪导致项目进展严重滞缓,在险急之际,中铁隧道局临危受命,前来解围,全面接手这项国内首例地下30米的盾构“外科手术”。
望闻问切
时间转轴来到今年4月8日,作为隧道及地下工程国家队的中铁隧道人肩负着杭州人民的信任,来到施工现场。虽说他们已经在杭州施工了7条大直径泥水盾构隧道,但也是第一次面对如植物人一样静卧于地下的泥水盾构机。
通过对施工现场地层、停机前掘进情况的了解,经多次现场实际踏勘,对掘进数据进行分析、研判,这支施工经验丰富的团队,不由得倒吸一口冷气:问题可能比想象的要困难百倍。
这台重达4000吨的盾构机,在“沉睡”之前,掘进推力达到11000吨,轴承扭矩达到29000千牛·米,并在泥水仓清理出大量的大尺寸石块及钢筋,刀盘已经异常严重损伤,无法继续掘进,而常规带压进仓换刀的工法已不能解决眼前的问题。截至目前,国际上仅有一例成功修复案例,即在刀盘前方重新修筑工作井,然后将盾构机掘进至工作井内,把刀盘拆卸调出,待在地面修复完成后再将修复后或新的刀盘调入组装。
可当前的难题是:刀盘正上方有保证全市供电的220千伏高压管廊,不具备改线的可能性;盾构隧道北侧紧邻正在热化即将通车的地铁隧道机场快线;南侧是每天车流量高达2万辆的文一路;紧邻五常港河地下水位高……如何解决这一世界地下工程难题,摆在中铁隧道人面前。
科学施策
既然不能把刀盘调出地面修复,那么就让作业人员入地修复。如何确保作业人员安全进入地下30多米深刀盘前方、开辟出有效的作业空间,中铁隧道人制定出一系列组合措施:在地铁机场快线与盾构区间之间设置隔离桩,预防地层加固、刀盘修复和复推时对地铁机场快线运营造成影响;对刀盘正上方220千伏电力管沟采用MJS加固+悬吊保护,管沟内采用自动化监测电缆移位,保证供电安全;其他区域采用全回旋置换砂浆对地层进行置换改良;在刀盘正前方,布置一根直径2米的全回转钢套筒竖井作为材料输送、通风、生命应急通道;在刀盘上方采用“垂直冻结+水平冻结”对220千伏电力管沟纵向6米区域内和隧道管片外侧中上部进行局部冻结封水,确保在刀盘修复施工期间220千伏电力管沟底板以下地层的稳定。
微创科技
随着刀盘正前方直径2米钢套筒的成功安装,建设者们进入泥水仓。实地勘察发现,刀盘损坏程度远超想象,在直径14.17米的刀盘上,由中心向四周整齐排列着4道深浅不均的凹槽,最深处磨损达40厘米,上面几十把重达220千克的滚刀,基本磨损殆尽。
为使方案落地生根,项目部组织了30人的先锋突击队,进入刀盘前方泥水掌子面,所有材料通过钢套筒进入,此时的钢套筒在直径14.17米的盾构机前方,如同做微创手术一样,通过静脉深入心脏,仅靠钢套筒进出,在内部对损坏刀盘进行全方位的修复。
加上盾构机本身的高度,作业人员需要在地下40米,湿度达90%、温度超过36℃的地下狭小空间内,进行冼、刨、磨、焊等所有作业工序。长达45天的时间里,所有突击队员戴着防尘口罩,冼、刨、磨、焊每项工作有条不紊,泥水仓中,中铁隧道人的身影与飞舞的焊花交织在一起,构成一幅拯救大国重器的精准手术场景。
平复如故
12月5日,盾构机刀盘上的19寸滚刀101把(每把达220千克),6寸刮刀314把,8寸刮刀54把,撕裂刀136把,圆弧刮刀16把,保径刮刀16把全部安装成功。如同手艺精湛的口腔科大夫,面对一位耄耋老者,在其完全退化的牙槽上镶上新牙,重新点亮老人的健康人生。建设者们看着刀盘焕发生机,脸上都露出了幸福的微笑。
12月20日,盾构机正式启动运转,推力加大到7000吨、扭矩达到5000千牛·米、刀盘转速每分钟1.1圈、掘进速度达到每分钟8毫米……所有数据表明,这台在地下30多米“沉睡”400天,重达4000吨盾构机已经恢复如初,平复如故。
这一群深深扎根于杭城的中铁隧道人,带着对隧道及地下工程的挚爱,用精湛的专业技术、一丝不苟的敬业精神,唤醒了“沉睡”的大国重器,推动着杭州文一路改造工程有序前进。