世界最长海底高铁隧道开始“穿海”!

百科   2024-10-25 20:19   北京  

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10月22日10时许,正在建设的世界最长海底高铁隧道——甬舟铁路金塘海底隧道由陆域施工转入海域施工阶段,正式开启“穿海之旅”。
在甬舟铁路金塘海底隧道舟山侧海平面下42米深处,“定海号”盾构机成功穿越海堤,由陆域段进入海域段掘进施工。
金塘海底隧道是甬舟铁路控制性工程,位于东海海域宁波与舟山之间的金塘水道下方,西起宁波市北仑区,东至舟山市金塘镇,全长16.18公里,其中采用盾构法施工区段长11.21公里,是世界最长海底高铁隧道。金塘海底隧道预计将于2026年底实现贯通,甬舟铁路预计2028年具备通车条件。
甬舟铁路是中国浙江省境内连接宁波市与舟山市的高速铁路,作为国家《中长期铁路网规划(2016—2030年)》重大项目,正处于关键建设阶段,其中位于浙江宁波与舟山之间金塘水道下方的金塘海底隧道建设成为当前攻坚任务的核心。这条隧道建成后,将成为世界最长的海底高铁隧道,施工难度极高。

金塘海底隧道全长16.18公里,是世界最长高铁海底隧道,其中采用盾构法施工区段长11.21公里。掘进使用我国自主研发的“甬舟号”和“定海号”盾构机,从舟山侧和宁波侧同时始发,相向掘进施工。
今年5月16日,金塘海底隧道掘进使用的“定海号”和“甬舟号”盾构机从舟山侧和宁波侧同时始发,相向掘进施工,其中“定海号”盾构机由东向西计划掘进6270米,“甬舟号”由西向东计划掘进4940米。两台盾构机在穿越高水压及多种复杂地层后,将在海底实现精准对接。

目前,“定海号”盾构机穿越的海堤实现了“零沉降”目标,正以日均16米的速度“穿海而行”,即将突破1000米大关。宁波侧“甬舟号”盾构机已完成陆域段掘进902米,预计明年5月进入海域段施工。

金塘海底隧道全长16.18公里,直径14.57米,最深处达78米。据甬舟铁路项目盾构机长彭超介绍,隧道建设过程中面临五大“世界之最”,即长度最长、埋深最深、水压最高、地质最复杂、建设难度最大。这为整个项目带来了前所未有的挑战。

首先,隧道中段的地质条件极为复杂,岩土复合地层使得硬岩与粉质黏土并存,软硬不均的地质极大增加了盾构机的刀具磨损及掘进难度。此外,隧道经过9处断层和6处节理密集带,使得施工风险和复杂性进一步升级。

为此,项目团队对盾构机实施了多方面的创新改进。该盾构机配备了国际先进且自主研发的第六代智慧盾构系统,创新应用了隧道智能及绿色建造新技术,并率先引入超前地质预报、饱和带压换刀、盾尾同步双液浆、盾体双层壳体、管片浮动监测以及壁后注浆扫描等12项尖端科技,旨在提升施工效率和安全性。

针对地层软硬不均的问题,团队对盾构机的刀盘还进行了专门的冲刷设计,通过在刀盘中心安装冲刷管路,刀盘中心区域可实现反复冲刷,避免黏土残留,保障其在高强度硬岩地层掘进时具有更好的适应性,同时有效减少刀具磨损。

其次,金塘隧道海底最大埋深达78米,最大水压高达1.0兆帕以上,相当于在每个成年人手掌上压上一吨的重量。如此高的水压对盾构机的密封性提出了极高要求。

据中铁十一局甬舟铁路项目负责人王双介绍,项目团队对盾构机密封系统进行了全面强化,确保在高水压环境下能够持续稳定作业。通过创新的密封设计,成功防止了外部水分和泥浆的侵入,降低了机械故障风险,为施工的顺利推进提供了保障。

金塘海底隧道的另一个重大技术挑战是如何实现“甬舟号”和“定海号”两台盾构机在海面下78米处实现无缝对接。为确保对接精确无误,项目团队为“甬舟号”配备了全球最先进的导向系统。同时,为应对掘进前方可能遇到的不良地质情况,“甬舟号”还装备了超前地质预报和注浆加固设备,以提高对不良地质的适应能力,从而保障盾构机对接时的精度和安全性。

据悉,“定海号”盾构机进入海域段施工期间,将面临海堤保护、海堤下排水板缠绕刀盘,以及穿越航道、锚地等多种风险;同时,也需要解决复杂地质刀盘结泥饼、刀具磨损,高水压条件下盾构机密封,以及长距离掘进高精度对接等技术难题。
为确保海域段施工顺利推进,建设管理单位沪杭客专公司会同施工单位中铁十一局邀请院士专家把脉问诊,对施工方案进行评审把关。

“隧道最大埋深将达到78米,盾构机所面对的水压最大为8.4巴,相当于成人手掌面积上承受近1吨的重量。”
10月22日,中铁十一局技术人员通过甬舟铁路金塘海底隧道数字孪生平台进行远程施工管理,屏幕上显示盾构机已进入海域段掘进施工。
中铁十一局甬舟铁路金塘海底隧道项目负责人张金涛说,在进入海域段的“缓冲区”施工中,建设团队从盾尾刷针对性改良、盾构泥浆配比、掘进姿态控制等方面入手,不断强化过程管理,积累了大量不同工况下的施工数据,为盾构机畅行海底保驾护航。

此外,面对海底遍布的沟壑、断层及节理密集带等复杂地质条件所带来的施工隐患,建设团队将施工风险源实施五级分级、五色预警管理,对风险源相应施工方案和交底进行严格评审把关;
同时,为盾构机配备了盾体双层壳体、超前地质雷达系统、掌子面超前钻探系统、管片浮动监测系统等创新设计,确保世界级工程建设安全顺利推进。
甬舟铁路是国家《中长期铁路网规划(2016-2030年)》重大项目,线路全长76.4公里,设计时速250公里。
项目建成运营后,将结束舟山群岛不通铁路的历史,长三角唯一不通高铁的地级市舟山市将接入全国铁路网,对实现宁波舟山同城化发展,加快两地融入共建“一带一路”和长江经济带发展,打造“轨道上的长三角”,助力长三角一体化高质量发展等具有重要意义。


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