盾构机隧道掘(jue)进(jin)，岩石(shi)堪比“磨刀石(shi)”
一个火柴(chai)盒上(shang)站上(shang)两个人，这(zhei)就是纬三路过(guo)江通道盾(dun)构机(ji)在江底承受(shou)的(de)压(ya)力(li)，0.72MPa的(de)高水(shui)压(ya)，超过(guo)了已建(jian)和(he)在建(jian)的(de)任何隧(sui)道。然而江底复杂的(de)地(di)(di)质(zhi)，让(rang)掘进中的(de)盾(dun)构机(ji)不得不带压(ya)更换(huan)刀具(ju)。饱和(he)带压(ya)换(huan)刀工(gong)艺在纬三路过(guo)江通道的(de)成功应用，标志(zhi)着国内在特殊不良地(di)(di)质(zhi)条(tiao)件下盾(dun)构施(shi)(shi)工(gong)的(de)重大突破，也标志(zhi)着我国超大直径盾(dun)构隧(sui)道的(de)施(shi)(shi)工(gong)技术(shu)水(shui)平达到了一个新高度。
纬(wei)(wei)三(san)路(lu)(lu)过江(jiang)通道(dao)北线长(zhang)4930米(mi)(mi)，其中盾(dun)构段3537米(mi)(mi)；隧(sui)(sui)(sui)道(dao)南(nan)线长(zhang)5530米(mi)(mi)，其中盾(dun)构段4134.8米(mi)(mi)。盾(dun)构机一次掘进距离较长(zhang)，比已建成通车的南(nan)京长(zhang)江(jiang)隧(sui)(sui)(sui)道(dao)还要长(zhang)出1000多米(mi)(mi)。同(tong)时(shi)，由于采用双(shuang)层(ceng)隧(sui)(sui)(sui)道(dao)，纬(wei)(wei)三(san)路(lu)(lu)过江(jiang)隧(sui)(sui)(sui)道(dao)也是目前世界上最大的盾(dun)构隧(sui)(sui)(sui)道(dao)之一，开挖直(zhi)径达15米(mi)(mi)。盾(dun)构刀盘直(zhi)径14.98米(mi)(mi)，为(wei)世界第二。
“纬三路隧道底部埋(mai)深达到水面以(yi)下72米，盾构机要穿越(yue)淤泥、粘土、泥岩(yan)、粉(fen)砂岩(yan)、卵砾石等多种土层，特别是(shi)岩(yan)石层强度较大，全靠这刀(dao)盘。”据纬三路过江(jiang)通道S线(xian)项(xiang)目部经理张(zhang)英明说，刀(dao)盘上有滚刀(dao)、刮刀(dao)、切削刀(dao)、先行刀(dao)等不同种类的(de)719把刀(dao)。盾构机要在(zai)江(jiang)底掘(jue)进，江(jiang)底的(de)岩(yan)石就如一块(kuai)“磨刀(dao)石”，尤其是(shi)在(zai)穿越(yue)上软下硬的(de)复合地(di)层时，刀(dao)具极(ji)易在(zai)软硬结合面上因冲击造成(cheng)崩齿(chi)、断刃等非正常磨损，同时叠加浅覆土、高水压等风险，施工难度极(ji)大。
当(dang)盾构(gou)机掘进至572环(huan)时，因刀具磨损严重必须停机开舱(cang)进行刀具的(de)检修和更换。由于盾构(gou)机位(wei)于长江(jiang)底部，不具备地层加固等常压(ya)开舱(cang)的(de)条件，工(gong)程上首先采用的(de)是技术比较(jiao)成熟的(de)常规(gui)压(ya)缩空气开舱(cang)工(gong)法(fa)。
“纬三路过江通道这种地质条(tiao)件(jian)复杂、工作(zuo)(zuo)压(ya)力较大(da)(da)、刀具(ju)检修或更(geng)换频(pin)繁的(de)(de)(de)工程，常规压(ya)缩(suo)空气开舱(cang)工法存在(zai)很大(da)(da)的(de)(de)(de)弊(bi)端(duan)。”张英明说，开舱(cang)前(qian)后加减压(ya)耗时(shi)很长，作(zuo)(zuo)业人员(yuan)在(zai)舱(cang)内真正(zheng)工作(zuo)(zuo)的(de)(de)(de)时(shi)间不足(zu)1小时(shi)，工作(zuo)(zuo)效率很低，极大(da)(da)地影响(xiang)工程进(jin)度。而作(zuo)(zuo)业人员(yuan)呼吸压(ya)缩(suo)空气，随(sui)着压(ya)力的(de)(de)(de)增加会引起(qi)作(zuo)(zuo)业人员(yuan)氮(dan)麻(ma)醉，并且容易出现减压(ya)病，对人员(yuan)健(jian)康危害(hai)很大(da)(da)。
于(yu)是(shi)，更为先进的(de)饱和带压开(kai)舱(cang)(cang)工法开(kai)始在南(nan)京纬三路过江通(tong)道盾构停机开(kai)舱(cang)(cang)作(zuo)业(ye)中(zhong)首(shou)次(ci)尝试(shi)使(shi)用。
饱(bao)和带压(ya)(ya)开舱(cang)(cang)(cang)是指自开舱(cang)(cang)(cang)之日起，作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)业人(ren)(ren)员经历一次(ci)加(jia)压(ya)(ya)过程(cheng)，长(zhang)期（15—30天(tian)）在设定压(ya)(ya)力的饱(bao)和居住舱(cang)(cang)(cang)生(sheng)(sheng)活(huo)和休息(xi)，每(mei)天(tian)乘坐穿梭(suo)舱(cang)(cang)(cang)运送至盾构机工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)舱(cang)(cang)(cang)内(nei)从事检修(xiu)工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)4到6小时(shi)，结(jie)束当天(tian)工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)后乘坐穿梭(suo)舱(cang)(cang)(cang)返(fan)回居住舱(cang)(cang)(cang)，待换刀(dao)任务完成后一次(ci)性减(jian)压(ya)(ya)返(fan)回常(chang)(chang)压(ya)(ya)的工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)方(fang)式。而按照常(chang)(chang)规的方(fang)式，作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)业人(ren)(ren)员每(mei)次(ci)到舱(cang)(cang)(cang)内(nei)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)业都(dou)需要加(jia)压(ya)(ya)、减(jian)压(ya)(ya)，而且(qie)只能在舱(cang)(cang)(cang)内(nei)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)业30分钟，时(shi)间短，效率低(di)、费(fei)用高。“饱(bao)和带压(ya)(ya)换刀(dao)工(gong)艺不但大幅度减(jian)少(shao)(shao)停机换刀(dao)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)业时(shi)间，效率提高了(le)(le)8倍以上，还(hai)避免(mian)了(le)(le)每(mei)班次(ci)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)业必须(xu)加(jia)减(jian)压(ya)(ya)的缺陷，极大减(jian)少(shao)(shao)了(le)(le)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)业人(ren)(ren)员减(jian)压(ya)(ya)病发生(sheng)(sheng)的几率。”张英明说。
据了解，目前我(wo)国已(yi)经成为(wei)世界(jie)上修(xiu)(xiu)建大型(xing)水(shui)下(xia)隧(sui)道最(zui)多的(de)(de)国家，然而，日益突出(chu)的(de)(de)盾构被迫停机检(jian)修(xiu)(xiu)或换刀(dao)的(de)(de)问题，成为(wei)困扰我(wo)国盾构技(ji)(ji)术(shu)(shu)(shu)发展的(de)(de)重(zhong)要瓶颈，如何安全(quan)、快速地进行开(kai)舱、检(jian)修(xiu)(xiu)或更换刀(dao)具也成为(wei)盾构行业(ye)最(zui)为(wei)关注(zhu)的(de)(de)问题。饱(bao)和带压(ya)开(kai)舱工(gong)艺(yi)以其(qi)作业(ye)效(xiao)率高、安全(quan)性和经济效(xiao)益好等特点(dian)，已(yi)成为(wei)解决高水(shui)压(ya)下(xia)盾构隧(sui)道施(shi)工(gong)关键技(ji)(ji)术(shu)(shu)(shu)，是对盾构技(ji)(ji)术(shu)(shu)(shu)的(de)(de)重(zhong)要拓展。而该技(ji)(ji)术(shu)(shu)(shu)在纬(wei)三路过江通道工(gong)程中的(de)(de)探索(suo)使用在我(wo)国尚(shang)属首次，该工(gong)法相(xiang)关设备的(de)(de)研制、开(kai)挖面(mian)稳定的(de)(de)保障、加减(jian)压(ya)流程、人员培(pei)训与医疗保障技(ji)(ji)术(shu)(shu)(shu)等，填补了国内空(kong)白。
忽满胜(sheng) 蒋孝辉 鞠(ju)义成 夏鹏举
