2016年6月,廈門海滄隧道主體動工興建。五年后,也就是2021年6月,海滄隧道將正式通車運營。
海滄隧道是中國大陸第三條公路海底隧道,也是繼翔安海底隧道之后廈門第二條更具難度的海底隧道。海滄隧道項目技術(shù)含量高,規(guī)模宏大,建設環(huán)境復雜,是目前國內(nèi)最復雜、最具難度的地下工程之一。
頭頂就是汪洋大海,隨時會涌水;稍有不慎、工程就報廢;世界罕見的雙連拱隧道;隧道頂部距離路面最薄處僅5米……自開工建設以來,一個個難關(guān)擋在建設者面前。
匯聚鉆爆法海底隧道施工技術(shù)的精華,破解大斷面富水地層及淺埋暗挖的施工難題,創(chuàng)立一套城市復雜條件下地下工程建設的新技術(shù),海滄隧道建設堪稱地下工程博物館,代表了我國海底隧道與城市隧道施工技術(shù)的最高水平,其工藝、工法達到世界領(lǐng)先水平。
近日,本報記者采訪項目建設單位廈門路橋工程投資發(fā)展有限公司,揭秘過去五年間海滄隧道在技術(shù)上戰(zhàn)勝的“攔路虎”、攻克的世界級難題。海滄隧道繼承廈門路橋“永不言棄”的翔安隧道奮斗精神,打造新時代廈門路橋新品牌,為廈門跨島大發(fā)展譜寫了新篇章。
頑強攻堅
465天通過160米海底風化深槽
攻克最大安全風險點
160米,465天——這組數(shù)據(jù)深深烙印在路橋建設者心中。
隧道海域段長2.8公里,最深處距離海平面71.2米,下穿海底過程中需穿越4處全強風化深槽帶,最長一處影響達160米。廈門路橋工程公司標段經(jīng)理孫志鵬介紹:“風化槽巖體破碎軟弱,裂隙連通海水,施工時猶如在碎渣中挖洞,如果不能很好地加固風化區(qū)域,很容易引起隧道塌落,海水涌入,安全風險極高。”
讓這么大的隧道在碎渣中“硬”起來,談何容易。施工中采取CRD工法,結(jié)合全孔一次鉆注分離的精準注漿加固技術(shù),利用化學漿液充填破碎巖體裂隙,封堵了裂隙中的水,也將巖體加固為一個整體,“仿佛碎冰重新凍結(jié)成為冰塊”,孫志鵬形象地比喻。同時,施工中還通過超前鉆孔并輔以孔內(nèi)成像技術(shù),給加固后的巖體做“腸鏡”,通過攝像頭一探究竟,了解巖體情況后再進行鉆爆破開挖。
“頭頂就是汪洋大海,我們必須慎之又慎。”孫志鵬表示,施工中對注漿的每個細節(jié)反復研究和驗證,不斷摸索不同圍巖帷幕注漿設備配置及注漿技術(shù),確保了注漿效果,循環(huán)作業(yè)周期由2個月縮短為3周,提高了施工效率。
2020年9月10日,160米的海底風化深槽——這個海底隧道最大的安全風險點被安全順利通過,從開挖到結(jié)構(gòu)完成共用了465天。
獨具匠心
世界最大斷面雙連拱隧道
施工工藝世界領(lǐng)先
作為廈門的第二條海底隧道,海滄隧道與“大哥”——翔安隧道不同,是中國第一條海底隧道結(jié)合城市隧道的工程。
海滄隧道項目島內(nèi)線路主要沿興湖路敷設,興湖路是我市的交通要道。項目先后克服了服務洞下穿長岸路超淺埋軟弱圍巖段、C匝道下穿悅?cè)A酒店、世界最大斷面雙連拱隧道、復雜環(huán)境下下穿城市主干道超大斷面小凈距隧道開挖等一系列技術(shù)難題。
興湖路下在C匝道分岔段和石鼓山立交鄰近段分別有一段160米和240米雙連拱隧道。雙連拱隧道約10車道寬,其開挖斷面達550平方米,為同類型隧道之最。邊界處距周邊建筑僅6米,而隧道頂部距離路面最薄處僅5米,施工難度極大,是項目的又一重大難點。廈門路橋工程公司項目技術(shù)負責人孫磊介紹:“我們在施工中采用化整為零、分部分塊的施工方法,簡單來說,我們在開挖過程中,將大開挖面分隔為4至6個小開挖面,按順序逐個進行推進,挖掘前先加固,挖掘后迅速支護,嚴格控制每一步作業(yè)的變形。”
精煉的一句總結(jié)卻飽含了極其繁瑣的工藝,在各單位的努力下,雙連拱隧道成功貫通。雙連拱施工工序轉(zhuǎn)換復雜,工藝極其繁瑣,整個過程的精確、有序是海滄隧道工匠精神最好的展現(xiàn),其工藝、工法達到世界領(lǐng)先水平。
敢于創(chuàng)新
匯聚院士專家智慧
爆破振動控制在0.3厘米/秒以內(nèi)
興湖路另外一段203米淺埋暗挖隧道,是項目施工最后的攔路虎。廈門路橋工程公司標段經(jīng)理連一川介紹:“這段淺埋暗挖隧道面臨地質(zhì)情況復雜,周邊居民區(qū)、管線密集,而鉆爆法施工需爆破作業(yè),必須在爆破工效及周邊振動影響之間取得平衡。”
為確保施工進度和周邊安全,切實減小對周邊居民生活環(huán)境影響,項目施工過程中邀請中國工程院院士和全國工程勘察設計大師及眾多行業(yè)專家研討施工方案、制定控爆措施,通過分部開挖、中管棚減震+降震孔降震、使用先進爆破器材,優(yōu)化起爆順序及藥量等一系列手段,將施工過程中爆破振動嚴格控制在0.3厘米/秒以內(nèi),小于國家規(guī)范允許值的五分之一,地面市民實際感受僅相當于普通貨運車輛經(jīng)過引起的地面震動。
精“藝”求精
排水系統(tǒng)對標港珠澳大橋
日滲水量不足5000立方米
“做隧道工程的,都會關(guān)注一個指標——排水量。”廈門路橋工程公司副總經(jīng)理王學斌介紹說,排水量代表隧道工程技術(shù)水平,關(guān)系隧道運營質(zhì)量和使用年限。
海滄隧道的排水系統(tǒng)設計參數(shù)是翔安隧道的升級版,對標港珠澳大橋。據(jù)了解,海底隧道每天的滲水量在一萬噸以內(nèi)均屬于正常情況。而海滄隧道在翔安隧道的基礎(chǔ)上,結(jié)合綠色節(jié)能環(huán)保理念,從設計階段開始,重新構(gòu)建了一整套科學有效的海底隧道防排水綜合管控體系,將“控水思維”落實在建設中的每一個環(huán)節(jié)。建成后日滲水量不足5000立方米,遠小于設計預計滲水量,只有同規(guī)模水下隧道的三分之一,實現(xiàn)了海滄隧道建設全過程的高水平質(zhì)量管控,大大減輕了隧道運營期排水系統(tǒng)負擔,每年僅抽排水電費可節(jié)約500萬元。
據(jù)介紹,海滄隧道按照“以堵為主,防排結(jié)合,少量排放,綜合治理”的防排水方針,在傳統(tǒng)水下隧道的經(jīng)驗基礎(chǔ)上,進行了一系列技術(shù)上的提升及工藝上的突破。富水圍巖段采用提前預注漿+全包防水板的全封閉方案,對于地質(zhì)條件好的Ⅱ、Ⅲ級圍巖地段,采用后注漿+半包防水板的限量排放方案;采用C50/P12自密實高性能混凝土,提高結(jié)構(gòu)自防水能力……可以說,海滄隧道防水的每一道工序都做到了極致。
迎難而上
隧道最低點建大斷面海底泵房
相當于五層樓高的地下建筑
2020年12月6日凌晨3點,在海平面以下70米的海滄隧道最低點,廈門海滄隧道A1標海底排水泵房主體結(jié)構(gòu)順利澆筑完成,標志著海滄隧道海底段主體工程全部完工。
海底排水泵房在正常隧道結(jié)構(gòu)下方,通過對已完成的服務隧道再次橫向、豎向擴挖爆破建造而成。據(jù)悉,排水泵房橫向跨度17.82米,縱向長度100米,最大深度19.15米,容量6000立方米,能收集、排除全線行車隧道和服務隧道的廢水,以滿足隧道運營需要。
廈門路橋工程公司標段經(jīng)理楊澤夷表示,海底排水泵房的開挖空間相當于在隧道下方建造了一座五層樓高、四個籃球場大小的地下建筑,施工難度巨大,風險高。
據(jù)了解,修建這樣一個排水泵房,需要將原施工完畢的服務隧道進行擴挖施工。海底排水泵房位于隧道最低點,擴挖施工受大氣壓影響通風困難,環(huán)境潮濕,施工條件惡劣,并且,為保證施工質(zhì)量安全,主體結(jié)構(gòu)需分五次澆筑。
排除重重困難,海底排水泵房順利完成投用,為隧道運營提供了又一重安全保障。廈門海滄隧道《海底廢水泵房結(jié)構(gòu)》獲得國家實用新型專利認證。(記者 劉艷 盧劍豪 通訊員 洪恬恬)