1月5日，世界首條時(shí)速350千米穿海高鐵隧道——汕頭灣海底隧道建設(shè)的盾構(gòu)機(jī)“永平號(hào)”順利下線，預(yù)計(jì)將于3月底開(kāi)始隧道盾構(gòu)段的掘進(jìn)。待汕汕鐵路順利通車之時(shí)，高鐵不到1分鐘便能橫穿汕頭灣。

　　連接汕頭與汕尾兩座城市的汕汕鐵路，是粵東地區(qū)城際軌道交通網(wǎng)的重要組成部分，也是支撐“一帶一路”國(guó)家戰(zhàn)略的重要基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)促進(jìn)粵東加快融入粵港澳大灣區(qū)建設(shè)、推動(dòng)汕頭加快振興發(fā)展具有重要意義。由中鐵十四局承建的汕頭灣海底隧道，是汕汕鐵路全線的控制性工程。

　　汕汕鐵路站前六標(biāo)項(xiàng)目部總工程師盛圣勝介紹，跨海隧道全長(zhǎng)超9千米，分為海域段和陸域段，由南北岸相向而行施工，從南岸往北采用礦山法，從北岸往南采用盾構(gòu)法。其中海域礦山法為國(guó)內(nèi)第三次采用，時(shí)速350千米的跨海高鐵隧道盾構(gòu)法施工是國(guó)內(nèi)首例。

　　近日，汕汕鐵路站前六標(biāo)項(xiàng)目部接受記者專訪，解讀汕汕鐵路汕頭灣海底隧道施工面臨的技術(shù)難點(diǎn)。

　　難點(diǎn)1

　　地下6.5米超淺埋始發(fā)

　　如何預(yù)防地面隆起、開(kāi)裂滲水？

　　“形象一點(diǎn)說(shuō)，就好比一個(gè)160米長(zhǎng)的電鉆在地底下開(kāi)挖。”汕汕鐵路站前六標(biāo)項(xiàng)目部盾構(gòu)分部副總工程師劉弈言這樣描述盾構(gòu)法。

　　用于此次施工的“永平號(hào)”屬于超大直徑混合式盾構(gòu)機(jī)，整機(jī)長(zhǎng)度160米、刀盤直徑14.57米，預(yù)計(jì)于今年3月底始發(fā)掘進(jìn)施工。

　　本次盾構(gòu)法施工的開(kāi)端面臨著超淺埋始發(fā)的困難，盾構(gòu)機(jī)始發(fā)施工僅位于地下6.5米處，其上方土層的深度還不足刀盤直徑的一半。“盾構(gòu)機(jī)上方覆土深度過(guò)淺意味著工地附近土層很可能隨著盾構(gòu)機(jī)刀盤的旋轉(zhuǎn)攪動(dòng)不斷起伏，如果沒(méi)有做足防護(hù)措施，甚至可能發(fā)生地面隆起、開(kāi)裂滲水或沉降的危險(xiǎn)。”劉弈言說(shuō)。

　　由于盾構(gòu)法施工始發(fā)段位于鬧市區(qū)，如果增加地面土層厚度會(huì)影響中泰立交橋橋墩，考慮到工程安全需要，汕汕鐵路站前六標(biāo)項(xiàng)目部采取對(duì)始發(fā)段附近地基進(jìn)行MJS工法樁（全方位高壓噴射工法）的方式，來(lái)規(guī)避盾構(gòu)機(jī)超淺埋始發(fā)會(huì)帶來(lái)的危險(xiǎn)。

　　劉弈言補(bǔ)充道，經(jīng)過(guò)對(duì)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)、水文情況勘察，下一步項(xiàng)目部將對(duì)施工區(qū)域地基進(jìn)行化學(xué)冷凍，通過(guò)凍結(jié)土層和其中的水分提高其強(qiáng)度，避免盾構(gòu)機(jī)刀盤攪動(dòng)給附近土層帶來(lái)的影響。

　　難點(diǎn)2

　　距橋墩最小間距僅2.4米

　　如何加固橋下土體，保建筑安全？

　　隧道盾構(gòu)段始發(fā)29米后即下穿中泰立交橋，隧道結(jié)構(gòu)外輪廓線距離橋墩最小間距僅2.4米。如何在順利進(jìn)行地下大型施工的同時(shí)確保地面建筑的安全？

　　“項(xiàng)目部將對(duì)橋墩和橋下土體分別加固。”劉弈言介紹，對(duì)于橋墩，項(xiàng)目部將采用對(duì)周邊環(huán)境及地基擾動(dòng)影響微小的MJS工法樁進(jìn)行加固；而中泰立交橋橋面到地面高度不到9米，加固橋下土體必須在受限作業(yè)空間下進(jìn)行，經(jīng)考察，項(xiàng)目部將大型設(shè)備旋噴樁施工工藝調(diào)整為MJS工法樁加固，滿足高鐵地基承載力要求同時(shí)，也滿足橋下受限作業(yè)空間要求。

　　在隧道施工現(xiàn)場(chǎng)附近還鋪設(shè)有海底光纜。如果沒(méi)有做好保護(hù)措施，地下6.5米處盾構(gòu)機(jī)運(yùn)行帶來(lái)的起伏震動(dòng)，可能會(huì)拉斷淺埋在地下2米處的光纜。為保護(hù)電纜，項(xiàng)目部在施工前用U形鋼板將光纜與土層隔開(kāi)，避免土層震動(dòng)造成光纜的起伏，同時(shí)持續(xù)對(duì)電纜進(jìn)行監(jiān)測(cè)，利用專業(yè)設(shè)備測(cè)量電纜有無(wú)位置波動(dòng)情況。

　　整條跨海隧道還下穿G15沈海高速、220KV高壓鐵塔、泰興路，近距離下穿14條重要市政管線，面臨著極高的穿越風(fēng)險(xiǎn)。項(xiàng)目部通過(guò)前期調(diào)研、專家經(jīng)驗(yàn)借鑒等也做足了方案準(zhǔn)備。

　　難點(diǎn)3

　　隧道將穿越17條斷裂帶

　　如何避免海水倒灌、填滿隧道？

　　汕頭灣地處8度地震烈度區(qū)，地質(zhì)情況復(fù)雜。盛圣勝介紹，整條海底隧道將穿越17條斷裂帶，其中以爆破為主的礦山法施工段穿越13條，盾構(gòu)法施工段穿越4條。在這17條斷裂帶中共有8條活動(dòng)斷裂帶。

　　“斷裂帶地層是運(yùn)動(dòng)的，把變形量夸大來(lái)說(shuō)，就是要考慮斷裂帶帶來(lái)的地層運(yùn)動(dòng)有沒(méi)有可能把隧道切斷。”盛圣勝說(shuō)，如果施工掘進(jìn)中遇到斷層處與海水相連又缺乏提前防范，會(huì)出現(xiàn)海水倒灌填滿隧道的災(zāi)難性后果。為此，項(xiàng)目部多次組織專家組現(xiàn)場(chǎng)會(huì)診，根據(jù)圍巖的變化情況合理選擇開(kāi)挖工法，優(yōu)化支護(hù)參數(shù)，加強(qiáng)工序?qū)憣?shí)分析，在確保安全質(zhì)量的同時(shí)提高效率。1月10日上午，項(xiàng)目部還邀請(qǐng)?jiān)诖朔矫嬗邢嚓P(guān)經(jīng)驗(yàn)的專家學(xué)者共同探討交流，為海底隧道海域礦山法施工做好準(zhǔn)備。

　　除斷裂帶風(fēng)險(xiǎn)外，盾構(gòu)法施工段還將穿越不同性質(zhì)的土層。盾構(gòu)機(jī)自始發(fā)井開(kāi)始，將依次穿越890米軟土、430米上軟下硬及809米全斷面硬巖。軟土部分硬度過(guò)低土層承載力不足，易變形沉降；上軟下硬部分因上下土層性質(zhì)不同，下部硬度足夠的部分打出的碎石易卡入刀葉導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)停轉(zhuǎn)，同時(shí)軟硬不均的工作面也易導(dǎo)致盾構(gòu)掘進(jìn)偏離中心線；全斷面硬巖部分則易造成刀具磨損，需要海中頻繁常壓換刀甚至帶壓進(jìn)倉(cāng)作業(yè)。

　　為保證盾構(gòu)機(jī)正常掘進(jìn)，項(xiàng)目部針對(duì)過(guò)軟的地層進(jìn)行打樁加固，過(guò)硬的地層爆破注漿，使地層性質(zhì)達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)。施工方在與盾構(gòu)機(jī)生產(chǎn)方充分溝通的基礎(chǔ)上，結(jié)合汕頭蘇埃海灣隧道經(jīng)驗(yàn)，適當(dāng)加大刀盤開(kāi)口率，對(duì)常壓可更換滾刀安裝鎖具和固定式刮刀固定螺栓等加強(qiáng)設(shè)計(jì)。針對(duì)長(zhǎng)距離全斷面花崗巖層掘進(jìn)，采用正面滾刀刀間距90毫米的常壓復(fù)合式刀盤設(shè)計(jì)，并在每個(gè)常壓可更換滾刀刀筒內(nèi)裝有滾刀旋轉(zhuǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可監(jiān)測(cè)滾刀的旋轉(zhuǎn)、溫度，以便有針對(duì)性地對(duì)刀具進(jìn)行檢查和更換，減少不必要的停機(jī)，提高施工效率。

　　難點(diǎn)4

　　大直徑盾構(gòu)機(jī)海底拆解

　　回收后要能重復(fù)使用，無(wú)先例可供借鑒

　　根據(jù)前期規(guī)劃，盾構(gòu)機(jī)從北岸往南掘進(jìn)至2.169千米處，將進(jìn)入海域段礦山法施工段。

　　按照規(guī)劃，此次汕頭灣海底隧道的盾構(gòu)拆解，將是國(guó)內(nèi)首次真正意義上的海底拆解盾構(gòu)機(jī)——此前曾有其他項(xiàng)目嘗試在海底進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)拆解，但并未對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行回收，此次設(shè)備拆解回收后經(jīng)組裝還能再次使用。劉弈言坦言，因?yàn)闆](méi)有經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，海底拆解仍面臨著許多未知的風(fēng)險(xiǎn)。

　　盛圣勝介紹，盾構(gòu)機(jī)在盾構(gòu)法施工段時(shí)周圍都是巖石，因此需要在礦山法施工段與盾構(gòu)法施工段匯合前為盾構(gòu)機(jī)制造一個(gè)超大的空間供其拆解，“這個(gè)洞室長(zhǎng)40米、寬23米、高19米，將是世界上最大的海底拆解洞”。

　　“拆解盾構(gòu)機(jī)不像拆家電一樣，用扳手松一松螺絲就能完成。”劉弈言稱，為了拆解盾構(gòu)機(jī)，項(xiàng)目部需要將約450噸大型吊裝設(shè)備通過(guò)礦山法施工段隧道運(yùn)入拆解洞，在狹小的空間內(nèi)完成組裝后，對(duì)近4200噸的盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行切割、吊裝、裝車運(yùn)輸。

　　筆者獲悉，“永平號(hào)”盾構(gòu)機(jī)刀盤已于1月10日到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)，隨著盾構(gòu)機(jī)其他零部件的陸續(xù)到達(dá)、組裝，盾構(gòu)法施工段隧道將于3月底試掘進(jìn)，預(yù)計(jì)2022年8月至10月完成盾構(gòu)法施工段隧道掘進(jìn)工作并于海底拆解盾構(gòu)機(jī)。

　　盡管隧道項(xiàng)目面臨重重困難，但項(xiàng)目部已做足了準(zhǔn)備迎接挑戰(zhàn)。劉弈言介紹，預(yù)計(jì)汕頭灣海底隧道將在2022年底進(jìn)行最后的鋪軌、電路安裝等工作。屆時(shí)，汕汕鐵路通車，“飛越”汕頭灣將不再是夢(mèng)。

　　記者 余丹 實(shí)習(xí)生 劉銘勤 通訊員 姜雅寧