【解密】 工程师巧妙应对 海底施工“拦路虎” 地质勘探的前期准备工作做完,接下来就该轮到用盾构机在海底挖隧道了,那么在海底又会碰上哪些难题,该如何解决呢? 1、海底地层可能会坍塌 破解:通过冷冻方法将土体变成冻土 与其他隧道一样,地铁隧道也需要建设联络通道,地铁运营期间特殊工况下(如列车阻塞、火灾等),人员可通过联络通道疏散至另外一条安全隧道。2号线的过海段左、右线隧道间设置了4座联络通道。其中1座位于海底中-微风化地层中,3座联络通道地处海底全强风化地层中,全强风化地层中联络通道常规开挖容易发生坍塌。要想工程安全施工,就需要在开挖前对地层进行加固处理。 厦门轨道交通集团邀请了盾构及掘进技术国家重点实验室开展“过海区间冻结法科学研究”,提出了海底冻结法,即通过冷冻方法将土体变成冻土,有效减少渗漏、涌水出现,这种做法在国内尚属首次,有效填补了国内海底联络通道冻结法施工技术的空白。“海水的冰点比淡水低,但不同含盐量的海水冰点又各不相同,在实际施工过程中,难度将会更大。”厦门轨道交通集团工程管理二部经理苏文德说,因此,在施工时,要随时监控土体的冷冻速度和厚度、冻土平均温度等等参数,以减少工程风险。 2、盾构机刀盘磨损需更换 破解:专业人员穿戴潜水设施,进入盾构机刀盘仓作业 盾构机掘进虽然速度快,安全性高,但是负责切削土体的刀盘不可避免地会出现磨损,使用一段时间后就需要进行更换。在陆地上,暂停盾构机来更换刀盘都是一件不容易的工程,更何况是在深入海底几十米的高压环境下更换刀盘:水下压力大、盾构机停机时间长可能导致地层坍塌、需要潜水作业等等。 轨道集团副总工程师徐超告诉记者,这个工程预计需要在海底更换刀盘约20次,要根据不同的水压,调整好盾构机刀盘仓压力,请专业人员穿戴潜水设施,乘坐高压仓,进入盾构机刀盘仓进行作业,为了确保安全,一般选择在地质稳定地段进行换刀,随时监控仓内压力。 3、两段隧道对接可能海水倒灌 破解:在矿山法隧道内先制作密封“盒子”,供盾构机安全进入 2号线的过海段将由盾构法和矿山法共同建设,但是当盾构机从一头的盾构法隧道掘进到另一头的矿山法隧道时,风险极大,一旦处理不当,就可能导致海水或者土体从两种工法隧道接缝处倒灌涌进隧道内,造成工程事故,那么如何保证不同工法建设的隧道在海底顺利对接呢? 工程师们想到了一个好办法。他们在对接处矿山法隧道内先制作密封“盒子”,然后盾构机安全进入“盒子”,再打开“盒子”,让盾构机进入到矿山法隧道口。 4、风道需穿过三十多米深海水 破解:在大兔屿上修建风道 地下隧道需要通风换气,确保隧道内的空气流通,因此需要修建风道。隧道内发生事故时,风道也可以用于逃生。修建风道对于陆地上的隧道而言并不是个复杂的事情,但是对于海底隧道却是个十足的难题:风道修几个?在什么地方修?怎么修?如何能保证安全?地铁2号线过海段的风道施工也面临着这些难题。 实际上,由于2号线的过海段长达2.7公里,而根据隧道风道建设的标准,每1.8公里就应该修建一个风道,这就意味着,过海段的风道必须修建在海面上,同时穿过三十多米深的海水,与隧道准确对接。 好在,这片海域并不是茫茫一片,工程师们将利用大兔屿修建风道——地铁2号线的隧道刚好从大兔屿下通过。根据设计方案,大兔屿上修建的风道竖井深度达32米,竖井完工后还需暗挖通道至过海隧道,临海施工,施工难度大,风险高,且大兔屿为孤岛,无进出通道。为了解决这些问题,施工单位将搭设450米的临时钢栈桥,解决岛上施工所需的机械设备和材料问题;严格控制把控竖井施工的精度与进度,同时加强地面及围护结构监测等措施来应对风险。 |
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