開挖方式全球首創(chuàng)!揭秘隧道界“奧斯卡”工程的“建設(shè)密碼”
打開地圖,在黃河“幾”字灣內(nèi),曾經(jīng)有一片浩瀚的沙漠——毛烏素沙漠,沙漠中有條河叫無定河。歷史上,無定河是一條憂傷的河。它曾是漢族與匈奴反復(fù)爭奪的前哨,“可憐無定河邊骨,猶是春閨夢里人。”無論是戰(zhàn)爭還是工程,人類在此展開的每場大型活動幾乎都蒙上悲壯色彩。
往事越千年。2015年,一項浩大的鐵路工程穿越無定河一路向南。這一次,歷史被改寫:1800多公里戰(zhàn)線上的228座隧道工程,安全事故是零,人員傷亡是零。這是一組讓人肅然起敬的數(shù)字,它的創(chuàng)造者就是已經(jīng)建成通車的浩吉鐵路(原蒙華鐵路)。
中國中鐵四局參建的浩吉鐵路是“北煤南運”國家戰(zhàn)略運輸通道,也是世界上一次性建成并開通運營里程最長的鐵路
地處無定河邊的白城隧道,是浩吉鐵路最難的隧道之一。
2018年11月7日,國際隧道協(xié)會(ITA)工程獎項在中國安徽省滁州市揭曉,浩吉鐵路白城隧道“采用大斷面馬蹄形的土壓平衡盾構(gòu)方法首次應(yīng)用于黃土隧道”榮獲“國際隧道協(xié)會2018年度技術(shù)創(chuàng)新項目獎”。值得關(guān)注的是,該獎是國際隧道界最高獎,被稱為隧道界的“奧斯卡”,這也是中國中鐵首次問鼎國際隧道工程領(lǐng)域最高獎項。
下面,跟著小編一起看看
中國中鐵四局承建的白城隧道
問鼎隧道界“奧斯卡”背后的故事
速度
“蒙華號”創(chuàng)造單月掘進308米施工記錄
白城隧道位于陜西省靖邊縣,隧道全長3345米,為時速120公里的單洞雙線電氣化鐵路隧道,最大埋深81米,最小埋深7米。
在施工過程中,白城隧道使用了世界首臺大斷面“馬蹄形”盾構(gòu)掘進機——“蒙華號”。
世界首臺大斷面“馬蹄形”盾構(gòu)掘進機——“蒙華號”
“蒙華號”創(chuàng)造出單月掘進308米的施工紀錄,較傳統(tǒng)礦山法施工效率快了5倍,成功穿越天然氣管道、供水管線、包茂高速公路、風積砂層等重大風險地帶。2018年1月26日,蒙華鐵路白城隧道世界首臺大斷面馬蹄形盾構(gòu)機實現(xiàn)順利貫通。
難度
首創(chuàng)“馬蹄形“”盾構(gòu)破解特殊地形施工難題
為何要使用“馬蹄形”盾構(gòu)施工?先從白城隧道的特殊地形說起。它位于毛烏素和黃土高原的交界處,是蒙華鐵路施工難度最高的隧道之一。
白城隧道洞口附近是厚厚的黃色沙土,這種地質(zhì)名叫新黃土,松軟難以成形,加上穿過輸油輸氣管線、淺埋層等復(fù)雜的地形地質(zhì),進度緩慢不說,塌方風險也極高。
短視頻:黃土地層大斷面“馬蹄形”盾構(gòu)隧道施工成套技術(shù)
白城隧道頭頂19米就是包茂高速公路,隧道開挖時極有可能導(dǎo)致公路沉降。為保證公路安全,地方交通部門要求蒙華鐵路公司對高速公路進行改建,僅此一項將增加1000萬元左右費用。
如何破解這一難題?蒙華公司和中鐵四局決定去尋找隧道掘進的新裝備、新工法。中鐵裝備集團也加入到應(yīng)對挑戰(zhàn)的隊伍中來,聯(lián)合鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司和西南交通大學,經(jīng)過數(shù)十次反復(fù)研討交流和現(xiàn)場踏勘調(diào)研,歷經(jīng)近三個月的方案評審和討論,提出白城隧道的異形盾構(gòu)施工方案。
白城隧道掘進施工
“全球首創(chuàng)”“完全自主知識產(chǎn)權(quán)”……自誕生起,“蒙華號”就閃耀著創(chuàng)新的光芒。
“蒙華號”僅用440天就完成隧道全線3345米掘進任務(wù),速度是傳統(tǒng)礦山法的5倍。盾構(gòu)不僅克服了新黃土土質(zhì)疏松對隧道掘進帶來的各種風險挑戰(zhàn),安全穿越了高速公路、輸油輸氣管線、淺埋層等重大風險源,還創(chuàng)造了最高日掘進19.6米、最高月掘進308米的紀錄。
2018年1月26日,世界首臺大斷面“馬蹄形”盾構(gòu)機順利出洞,標志著中國的隧道施工技術(shù)和裝備發(fā)展已經(jīng)得到突破式的創(chuàng)新。
溫情
隧道深處飄來咖啡香
盾構(gòu)機以每分鐘2厘米的速度“快跑”,我便只身于其中的上層“雅座”上慢慢品嘗著咖啡,一把咖啡壺上圖案、一只咖啡杯的質(zhì)感,都能帶給人無限的遐思與想象……沒錯,你現(xiàn)在置身于國內(nèi)首創(chuàng)的“隧道咖啡屋”。
這一幕,在蒙陜指揮部副指揮長、總工程師申志軍的散文《隧道深處咖啡香》可窺見一斑。
“蒙華號”里的咖啡廳
2017年5月,“蒙華號”里的咖啡廳開張了。
盾構(gòu)使用電力驅(qū)動,以往隧道施工常見的噪音、粉塵、油煙、爆破后刺鼻的火藥味全都沒有了,施工人員可以像白領(lǐng)一樣,在安全高效的環(huán)境下工作。如今,“蒙華號”里還特地開辟了一間咖啡屋,布置好綠植、咖啡和座椅,讓員工在工作之余,還可以有一個放松小憩的地方。
申志軍后,嘗鮮者紛至沓來。蒙華鐵路公司、中國中鐵股份公司、國際隧道協(xié)會的領(lǐng)導(dǎo),中國中鐵隧道局的專家,西南交通大學的教授……大家品嘗著神奇的隧道咖啡,嘴里發(fā)出嘖嘖的驚嘆聲。
意義
“北煤南運”的新國家戰(zhàn)略運輸通道
浩吉鐵路全長1813.5公里,是世界上一次性建成并開通運營里程最長的鐵路,同時也是世界最長的重載煤運鐵路工程。
其北起內(nèi)蒙古鄂爾多斯市境內(nèi)的浩勒報吉南站,途經(jīng)內(nèi)蒙古、陜西、山西、河南、湖北、湖南、江西七省區(qū),終到京九鐵路吉安站。線路設(shè)計時速120公里,為國鐵Ⅰ級電氣化鐵路,其中陶利廟南至坪田段為雙線鐵路,其余為單線鐵路,預(yù)留雙線條件。
浩吉鐵路跨龍眼水庫特大橋
該線路集各種復(fù)雜的挑戰(zhàn)于一身,全程通線后極大地完善蒙陜甘寧地區(qū)的綜合交通運輸體系和鐵路網(wǎng)布局,通過開發(fā)這里的煤炭資源,保障鄂湘贛等華中地區(qū)能源供應(yīng),并讓沿線地區(qū)的經(jīng)濟跨上快速增長的通道。
浩吉鐵路跨太中銀鐵路正線及上下行聯(lián)絡(luò)線特大橋
作為北煤南運的新國家戰(zhàn)略運輸通道,浩吉鐵路也是銜接多條煤炭集疏運線路、點網(wǎng)結(jié)合、鐵水聯(lián)運的大能力、高效煤炭運輸系統(tǒng)和國家綜合交通運輸系統(tǒng)的重要組成部分。
新聞多一點
國際隧道協(xié)會(International Tunnellling Association)——ITA,全稱為“國際隧道與地下空間協(xié)會”,是由聯(lián)合國備案登記的一個非營利性非政府國際組織,是隧道與地下工程領(lǐng)域最具影響力的國際性學術(shù)組織。
浩吉鐵路白城隧道“采用大斷面馬蹄形的土壓平衡盾構(gòu)方法首次應(yīng)用于黃土隧道”榮獲“國際隧道協(xié)會2018年度技術(shù)創(chuàng)新項目獎”
ITA成立于1974年,總部設(shè)在瑞士,每兩年召開一次年會并同時舉行學術(shù)討論會。作為國際隧道工程業(yè)界的權(quán)威性組織,每年面向全球評選一次國際隧道工程大獎,旨在推動世界隧道與地下空間建設(shè)的創(chuàng)新與發(fā)展。
2018年,中國成功獲得第4屆ITA頒獎盛典舉辦權(quán),這是國際隧協(xié)時隔28年后,第二次來到中國舉辦重大活動,得益于改革開放40年來中國隧道發(fā)展取得的巨大成就。