三伏之中,烈日当空,闽江之上,波涛汹涌。在江底20米深处,一条直径6.2米的隧道已悄然成型。
闽江是福建省最大的河流,宽约560米,水深12米。由中交二航局负责施工的鳌峰路站至江边村站盾构区间(简称“鳌江区间”)就要顶着闽江下穿到对岸。这是福州地铁4号线的重要控制性工程,区间工况十分复杂。
鳌江区间全长约1629米,过江段江底为全液化砂层。此类土层就如同一块豆腐,正常情况下,是一整块,还可承担些重量,而一旦受到扰动,就会整个垮掉,甚至像水一样流动,变得没有任何承载力。而一台盾构机足足有500吨重,如何能顺利穿过且不压垮这块“豆腐”,难度和风险可想而知。
“闽江两岸都是繁华的商业街,一旦捅破江底,引起坍塌,后果将不堪设想。”下穿闽江段的施工由项目生产经理毛思晓负责,对于这个工段,他比以往任何时候都更加严肃和谨慎。
因循隧道施工经验,对于这次的盾构施工,毫无疑问要非常严格地控制沉降,才能成功。然而,闽江独特的地质和环境却向建设者发出了更大的挑战:覆土变化大,有的地方20米,有的地方只有12米,会直接对沉降产生影响;潮汐变化大,闽江口为强潮河口,一般每天两涨两落,涨潮要5个小时,落潮要7个小时15分,一潮期就是12个多小时。此外,农历七、八月是年大潮期,每月的初三、十八前后为月大潮期,最大潮差达4.8米。
“如何应付潮汐变化,调节泥水仓压力,保持动态平衡,进而控制闽江河床沉降是本次施工的关键”。施工方案中,对沉降的精度要求是不得超过2毫米!面对复杂的地形条件和高精度穿越要求,项目团队不敢有丝毫懈怠。
盾构施工开挖面的平衡是一种动态平衡,在江底作业时,无论是掘进阶段还是停止阶段,必须动态设定切口压力并防止其波动,以保证土体稳定又不击穿覆土。
“我们收集了闽江近10年的相关水文资料,判断出了整个河段深泓线的变化走向、潮期时间、水位及流量。”毛思晓解释说。按照既定方案,项目团队在江边设置了潮汐观测尺,每小时读取一次数据,根据实时数据设定气仓压力,并形成刀盘扭矩、刀盘转速、盾构推力等“七个同步调整”的方案。为确保执行,他们开始落实领导带班制度,24小时驻守现场指挥,用毛思晓的话说,“掘进过程是慎之又慎!掘进速度控制在每分钟向前推进2至3厘米,每环纠偏量小于3毫米,同步注浆量保持在6至7立方米范围内,真正达到了毫米级沉降的控制要求!”
然而,虽然做足了准备,但过江所要应对的困难,还是远远超出了大家的预期。在掘进过程中“豆腐块”和潮汐突然形成了共同作用,潮汐引起了水压变化,使管片上浮,管片又带动盾尾上抬,盾头就顺势“栽了头”,一时间,前“栽”后“翘”的现象让项目团队措手不及。
他们马上放缓掘进速度,然后用一些常用的方法慢慢调试,进行纠偏,但只能暂时控制住盾构机的姿态,纠偏效果却不能达到预期。
在专项讨论会上,拥有10多年地铁施工管理经验的项目常务副经理罗利平打破了沉寂。他指着幻灯片里密密麻麻的水位变化曲线图分析说,“在土体卸载及水浮力的共同作用下,拼装完成后的管片发生上浮,但随着注浆体弹性模量及注浆厚度的增大,上浮值也会逐渐降低。因此,我们可以调整注浆体厚度及配合比,控制尾部上浮;同时利用现有数据预判头部下沉量,将头部参数提前向上微调,保证盾构机下沉后,地表沉降依然在可控制范围内……”
按照罗利平的建议,项目团队成功纠正了盾构姿态,并且通过这次“交锋”,他们摸透了闽江的“脾性”,为后面施工积累了经验。
2020年8月10日,历时116天,鳌江区间右线盾构机终于完成了穿江之旅,即将完成洞通。毛思晓激动地说,“监测显示,两岸建筑物、地面道路完好无损,过江段沉降值在2毫米以内!这一战,我们终于胜利了!”(张贵林)



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