深冬時節,寒風獵獵;東海之濱,熱潮涌動。
“叮……叮……”1月19日,科技日報記者乘坐觀光車,穿過長長的隧道,來到甬舟鐵路金塘海底隧道舟山側掘進現場。管片拼裝機的聲音震耳欲聾,施工工人正在“穿針引線”,把相鄰的管片拼接在一起,仿佛在給隧道穿上堅固的“盔甲”。
海平面下50米的隧道內,管片表面平整,環境潔凈。每隔一段距離,管片上都清晰標注著一個數字。“這是‘定海號’的第998環管片,舟山側掘進即將突破千環大關!”中鐵十一局甬舟鐵路項目副書記周俊告訴記者。
日均8環向海洋進軍
金塘海底隧道是我國最長海底高鐵隧道,西起浙江寧波市北侖區,東至舟山市金塘鎮,全長16.18公里,是甬舟鐵路控制性工程。舟山段隧道的“定海號”盾構機——這條直徑14.57米的海下“蛟龍”,正以日均8環的速度向海洋進發。
談及“定海號”的命名,周俊打開了話匣子。“項目位于舟山市定海區,命名包含了地方名稱,同時,盾構施工主要在海底,海洋環境復雜風險高,定海的寓意是確保盾構施工順利。”
“目前,在建和已建的海底隧道,在超長距離施工及14米以上超大直徑盾構相向掘進、海底對接、洞內解體工藝方面,國內外尚無相關經驗可借鑒。”周俊表示。
金塘海底隧道地層多樣、軟硬不均且頻繁轉換。周俊說:“隧道掘進期間,盾構機承受的最大壓力會達到0.85兆帕,就好比指甲蓋大的面積要承受8.5公斤的重量。”
針對隧道施工的諸多難點,施工團隊開展了多項創新。中鐵十一局甬舟鐵路三工區工程技術部部長呂陽告訴記者,金塘海底隧道的工程難點之一是管片上浮控制。“由于地層中含水量較豐富,管片脫出盾尾后會出現上浮,上浮量過大會影響隧道后期質量安全。”為此,施工團隊采用多層次注漿體系技術,并檢測注漿密實度,防止管片上浮。
刀盤相當于盾構機的“牙齒”。金塘海底隧道全長6270米,其中有5332米為軟土地層。“為破解掘進期間刀盤結泥餅的難題,我們在盾構機設計階段,有意識提高了刀盤整體開口率,設置了冷卻水循環系統和刀盤沖刷系統,并根據實際地層情況選擇合適的掘進模式。”呂陽說。
地下和地上“心靈相通”
從隧道驅車約10分鐘,記者來到了地上的指揮中心,甬舟鐵路隧道數字孿生平臺的顯示界面躍入眼簾。“我們把全過程施工數據信息進行數字化,擬合到數字孿生平臺內,實現多層級預警、診斷及控制,提升盾構掘進成型隧道施工水平。”中鐵十一局甬舟鐵路項目書記殷鵬程介紹。
地下環境復雜多變,常常存在“遠程配合難、現場說不清”的問題。“有了數字孿生平臺,地下和地面猶如孿生,一脈相連,心靈相通。”殷鵬程打比方說。
他輕點鼠標,屏幕上出現一個三維盾構機模型,管片環數、刀盤運轉情況、注漿信息一覽無余。“地下看不到盾構機的全貌,數字盾構系統可以幫我們直觀地呈現。這個系統是1∶1建模的,盾構機的施工能在虛擬空間映射,反映工程的全生命周期。”
正在指揮中心檢查的中鐵二院甬舟鐵路項目監理組組長郝丹表示,他們主要負責盾構機掘進的質量安全監督。“在日常管理中,我們會關注盾構機的掘進參數、同步注漿方量等,并對管片拼接質量進行驗收,看是否符合規范標準。”郝丹說。
甬舟鐵路正線全長76.4公里,線路西起寧波東站,向東延伸至舟山市金塘島、冊子島、舟山本島。建成后,舟山將實現“高鐵上島”,與寧波大海相隔的天塹將變為通途,兩城一體化、同城化發展的畫卷更加濃墨重彩。