齊魯晚報·齊魯壹點記者 趙波
10月2日,在膠州灣海平面下105米深處,隨着“國信號”盾構機刀盤抵達分界裏程,由青島國信集團投資建設、中鐵十四局承建的青島膠州灣第二隧道服務隧道完成盾構掘進任務,標志着世界最長海底公路隧道盾構掘進全部完成。工程建成後,將與既有膠州灣隧道、膠州灣跨海大橋、環灣高速共同構建多層次跨灣綜合交通網絡,推動青島正式邁入“雙隧時代”。

青島膠州灣第二隧道工程全長17.48公裏,隧道主體長14.37公裏,按“雙主線隧道+中間服務隧道”布局,雙向六車道,設計時速80公裏。根據膠州灣海域地質條件不同,工程採用“鑽爆+盾構”組合施工工法,分別從膠州灣東、西兩岸向膠州灣掘進,並在海中對接。其中盾構段採用兩臺直徑15.63米的超大直徑盾構機及一臺直徑8.18米的盾構機掘進施工。中鐵十四局負責3255米南線主線隧道、5855米中間服務隧道盾構掘進任務,分別採用“海天號”“國信號”盾構機施工。

10月1日上午,記者跟隨中鐵十四局施工人員進入服務隧道,隧道施工正忙,工作人員正在對盾構機換刀片。中鐵十四局青島膠州灣第二隧道項目副總工程師趙振寧介紹,施工過程中,隧道長距離穿越高強度全斷面硬巖及斷層破碎帶,主線隧道巖石地層佔比超8成,服務隧道巖石地層佔比超9成,最高強度達224兆帕,相當於普通混凝土強度的7倍,刀具磨損速率高,平均每掘進20米就要進行刀具檢查更換。同時,主線隧道盾構段最大海底埋深達95米,服務隧道盾構段最大海底埋深達105米,超高海底水壓對盾構密封和防水要求極高。此外,硬巖掘進產生強烈震動,易造成設備損傷、渣土滯排堵倉等行業難題,多重風險疊加,海底施工管控難度極大。

中鐵十四局青島膠州灣二隧項目總工程師王君平介紹,項目團隊對兩臺盾構機進行了針對性設計優化,通過縮小刀間距,讓刀盤盡可能的多布設刀具,增強盾構機破巖能力。還在國內首次採用“螺旋機+碎石箱+碎石機”的出渣系統設計,提高出渣效率,減少渣土滯排風險,創新盾構機盾體穩定抗震技術,提高盾構機在硬巖地層中的抗震能力,避免刀具和主軸承異常損壞。
此外,針對海底隧道施工難點,項目團隊還構建盾尾密封、同步注漿止水環、管片止水條防水體系,相當於爲隧道穿了三層“防水衣”。面對狹小洞內空間下箱涵拼裝作業,在小盾構上全球首次實現箱涵同步拼裝,實現隧道內無軌物料運輸,實現掘進與內部預制箱涵拼裝同步作業。

此次完成服務隧道掘進任務的“國信號”盾構機,作爲“探路先鋒”,提前探明海底地質,爲“海天號”主線掘進提供一手地質數據、風險預警與施工參考。服務隧道後期還將承擔通風、運維檢修、緊急救援通道功能,每隔約1000米設置橫通道,連通主線隧道。據中鐵十四局青島膠州灣第二隧道盾構經理陳宗凱介紹,依託數字孿生技術,項目團隊將服務隧道收集到的前方數據,及時反饋給主線隧道的盾構機,讓掘進施工的參數更精確、控制更協調。並積極總結硬巖掘進中刀具磨損的規律,降低大盾構邊緣滾刀的換刀頻次,大幅提高大盾構掘進距離。
面對管片埋深深、承受水壓高、抗滲等級高等挑戰,中鐵十四局自主研發設計第五代超大直徑盾構管片綠色智能生產線投用抹面機器人、噴塗機器人、清模機器人、重載AGV等智能設備,實現管片全生命周期的智慧管理,爲膠州灣第二海底隧道構築起一道堅固的“金鍾罩”。據中鐵十四局膠東分公司經理兼黨支部書記才玉亭介紹,項目在國內鋼纖維混凝土管片施工領域首次研發應用鋼纖維自動上料裝置,集成雙重計量、精確感應、數據自動採集傳輸及一鍵式自動化投料等功能,有效解決了鋼纖維出料不均、投料耗時久、計量精度低等行業難題,實現精準投料與高效作業,爲管片順利生產提供堅實保障。
聚焦超大直徑盾構長距離穿越海底硬巖及破碎帶地層的工程難題,中鐵十四局聯合山東大學、北京工業大學、北京交通大學、中南大學等高校協同攻關,承擔國家重點課題、揭榜掛帥課題3項,重點解決刀具異常磨損、掘進效率低、主驅動失效風險、盾尾擊穿風險等難題。目前,已形成實用新型和發明專利17項,完成論文20篇、工法2項。
據中鐵十四局青島膠州灣二隧項目現場負責人陳爽介紹,南線主線隧道的“海天號”盾構機已於今年3月率先完成掘進任務,正按計劃推進拆解工作,整體拆解累計完成50%。服務隧道“國信號”盾構掘進完成後,即將啓動盾構機拆解與吊運施工。項目團隊將總結南線超大直徑盾構拆解經驗,爲服務隧道盾構拆解提供技術指導與作業參照,確保拆解工作安全高效推進。
膠州灣第二隧道是新時代交通強國標杆工程,被世界隧道大會認定爲“全球隧道與地下工程領域50項標志性工程”。項目建成後,將極大緩解青島主城區與西海岸新區(黃島)之間的跨海交通壓力,顯著縮短時空距離,有力促進“青黃同城”和環膠州灣一體化發展。
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工程大事記
1.2022年8月,中鐵十四局中標,計劃工期52個月,項目團隊跑步進場。
2.2023年5月20日,服務於服務隧道的“國信號”泥水平衡盾構機在廣州南沙勝利下線,首臺盾構機完成工廠驗收。
3.2023年6月30日,“探路先鋒”——“國信號”泥水平衡盾構機始發,服務隧道正式開啓海底掘進。
4.2023年8月20日,服務於南線主線隧道的“海天號”泥水平衡盾構機下線,完成工廠驗收。
5.2023年12月30日,“海天號”正式始發,開啓南線主線隧道穿海掘進。
6.2026年3月26日,南線主線隧道“海天號”盾構機率先完成盾構掘進施工。
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