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攻克“急转弯” 掘出“最美曲线”

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坐落在杭州城市主干道之下的杭州下沙路隧道,是杭州亚运会代表性交通项目下沙路与12号路提升改造项目的关键控制工程。隧道受地下空间所限呈“S”曲线,有连续两个610米的平面转弯半径,这在超大直径盾构施工中属国内首次,在世界范围也是少有。

杭州下沙路隧道

在项目建设的3年多时间里,中铁十四局建设团队充分发挥大盾构品牌核心技术优势,围绕盾构装备选型、管片结构设计、盾构隧道掘进等方面优化配置、科学创新,攻克大直径、小曲线盾构施工难题,按期实现节点目标。

针对性设计打造“最佳利器”

杭州下沙路隧道全长7.47公里,其中盾构段长1612双延米,双洞双向六车道,隧道管片外径14.5米,设计行车时速80公里。

“每条线路的最小转弯半径610米的区段长度均占到71%,连续直线部分仅占14%,超大直径小曲线施工难度极高。”杭州下沙路隧道项目负责人屈克军说,隧道的连续“急转弯”,对盾构机适应性提出了更高要求。

为此,建设团队在盾构机选型阶段,就开展了针对性设计。他们优化盾构机刀盘设计,装备15.07米直径刀盘,采用4层刀高设计,配备辅助超挖刀,用以匹配大直径、小曲线隧道掘进条件,并配备了加强型盾尾刷。

“盾尾刷是保护隧道密封性的一道屏障,持续转弯时,盾尾刷局部受压会加大磨损,而转弯过程中,盾构与管片中存在的夹角则会减弱局部密封效果,易发生盾尾漏浆。”项目盾构经理杜继凯说。

建设团队通过反复模拟研讨各转弯半径条件下的盾尾间隙,分析不同盾尾长度与间隙的关联,得出最优设计方案。“根据方案,我们应用加强型盾尾刷,同时适当放大盾尾间隙,并优化盾构油脂注入工艺,达到有效保护盾尾刷、降低盾尾刷磨损的目的,满足盾构机掘进的密封要求。”杜继凯说。

此外,后配套物料运输系统是盾构机高效掘进的基本保障。杭州下沙路隧道对吊机轨道进行了优化,通过增加分段数量、缩短分段长度、控制相邻夹角,满足吊机行走机构顺畅运行下的角度需求。

盾构机始发现场

精准控制打造“最优姿态”

杭州下沙路隧道连续穿越河道、富含沼气地层、市政道路以及燃气、电力、给排水等主干管道,最小水平间距约1.2米,竖向最小净距约9.2米。

“地上风险源密集,地下持续长距离转弯,且掘进受软土地层影响,整个施工中极易出现偏移,稍有不慎,后果不堪设想。”杜继凯回忆说,隧道要在持续转弯中穿越15个风险源,沉降控制要求高,施工难度大,盾构机姿态控制极为重要。

操作人员正在操作盾构机

建设团队充分发挥中铁十四局大盾构丰富施工经验,引入智慧化管理系统,实现全过程可视化动态管理。“盾构机搭载了导向、刀具磨损实时监控、管片上浮测量等智能化管理系统,对盾构机轴线数值、管片上浮量等数据进行实时采集分析,为盾构机施工参数调整提供依据。”项目总工程师刘磊介绍。

“我们操作的两台盾构机均超5层楼高、超100米长,在持续转弯下,一点点小的偏差就有可能迅速发展扩大,加大盾尾刷的磨损、对管片及周围土体产生扰动,造成地表沉降或隆起。”杜继凯说,在掘进中,盾构机操作人员必须要按照“小纠、勤纠”的原则,对掘进参数进行实时调整,保证盾构机始终按照轴线前行。

“项目还接入远程操控系统,将盾构机的控制大脑与远在南京的公司总部盾构智慧管理中心连接,当出现紧急情况时,将盾构机控制系统操作权移交给总部技术人员,及时解决问题。”刘磊说。

精心设计打造“最强护罩”

管片环环相扣,筑起盾构隧道最强“金钟罩”。在杭州下沙路隧道,16120块管片组成的盾构隧道浑然天成,不渗不漏,行走其中,宛若走进两条“最美空间曲线”。

16120块管片组成的盾构隧道

“一般隧道管片都是2米成环,但在实际中,管片拼装成环后并不是每处宽度都是2米,这就是管片的‘楔形量’设计,也是隧道空间曲线形成的原因。”刘磊介绍说,杭州下沙隧道采用的管片最宽2.04米,最窄仅1.96米,最宽和最窄处最大相差8厘米。

“将最宽的位置始终拼在一侧,就能使成形隧道向另一侧弯曲。”具有10年丰富经验的拼装手徐海生回忆说,在拼装过程中,他通过将管片进行旋转,把最宽管片拼在不同点位上,产生不同超前量,就形成了下沙路隧道所需要的空间曲线。

不仅如此,为优化盾构管片受力,建设团队还增加螺栓数量,均匀螺栓点位,采用8.8级高强螺栓连接管片,保证管片连接的牢固性和稳定性。为了确保已成型隧道管片的稳定性,他们还采用水泥双液浆,对全线每一环管片进行二次注浆,加快同步注浆浆液强度提升。

如今,在周边群众的热切期盼之下,这座亚运会保障工程已进入通车倒计时,而铁建人的风采也将随着工程的正式通车闪耀亚运之城。

编辑:小鹿

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