天天微动态丨科创未来丨“刀尖上的舞者”如何穿越沱江

• 2022-12-19 21:17:41 来源：川观新闻

四川在线记者  张明海

12月10日上午，资阳市民李玲像往常一样来到当地标志性建筑苌弘广场附近的沱江边上散步，此时的沱江水面波澜不惊，一如既往地静水深流。

而此时，在她脚下，沱江底部20多米的地下深处，直径8.24米、长近100米、重达千吨的“同城二号”盾构机正缓缓驶离江底，并正式宣告成都轨道交通首次采用双模盾构长距离穿越江河成功。

(资料图片仅供参考)

地铁线路长距离穿江而过，在国内并非首次，在广州、南京、杭州等地已有过相关实践——但对于成都、四川来说，意义却不一样。

轨道交通资阳线是我省首条跨市域轨道交通线路。“这是成都轨道交通建设运营14年来，第一次真正意义上的穿江。”项目施工总承包方中国铁建昆仑投资集团轨道交通资阳线盾构负责人张守南介绍说，这也是我国西部地区跨市域轨道交通线首次穿越长江支流，千里沱江上拥有了首座具有交通功能的盾构隧道。

刀片旋转，盾机掘进。地下盾构机施工，被称作是“刀尖上的舞者”。那么，轨道交通资阳线穿越沱江是如何在“刀尖上起舞”，在穿江中都遇到了哪些问题，对于成都轨道交通建设的下一步有哪些意义？

盾构机下穿沱江掘进中。  陈洋  摄

“宁做一百种方案，也不出一例意外”

轨道交通资阳线，起于成都轨道交通18号线福田站，止于成渝高铁资阳北站，线路全长约38.7公里，设计最高时速160公里，共设置7座车站。

中国铁建昆仑投资集团轨道交通资阳线总包部指挥长杨勇介绍说，宝台大道站～苌弘广场站区间位于资阳市主城区，下穿长江一级支流沱江以及沱江一桥等重大风险源，堪称轨道交通资阳线全线“最难区间”。

难在哪里？“因为不可能对沱江进行拉闸断流，对于施工来说，奔流不息的沱江本身就是一个无法避开的重大危险源。”张守南告诉记者，线路还需要侧穿沱江一桥桥桩，而该桥为上世纪70年代年建成投用的钢筋混凝土拱桥。

同时，施工标准要求也高：隧顶与河底最小竖直净距仅12.47米，与冲刷线最小竖直距仅8.80米。

首要的，是搞清楚沱江地层情况，“要搞清楚沱江底部地层有没有裂隙，岩层之间有没有裂隙、有没有夹层等”。

当地现有的水文资料显然不够用，也不能止步于传统的观测手段。为精确掌握地质情况，中国铁建昆仑投资集团联合中科院、西南交大等科研机构和高校进行了多轮技术攻关。

采用多波束水下地形测量，专家团队通过数字化三维地形图，精准推测河道中心处河床情况。同时，根据水上电法勘探技术，精准推测了穿江岩层裂隙发育情况。

专家团队采用有限元分析计算，还精准推测了穿江段岩掌子面稳定情况。“根据精准分析，枯水期工况下地层位移结果与丰水期规律基本吻合，位移均较小，而根据掌握的地层信息，盾构在穿江过程中地层稳定性也良好，盾构能顺利安全通过。”杨勇说。

“宁做一百种方案，也不出一例意外”，张守南介绍，资阳线管理团队编制了厚厚的一份危险源清单，还在正式穿越沱江之前进行了前置实验，“实验时我们按照正式穿江规范来进行，总结出了有效的管控措施”。

同时，“最坏的情况”也要充分考虑进去。据介绍，管理团队还与资阳市海事部门等相关单位联合进行了穿江盾尾密封失效涌水应急演练。

成型的江底隧道。  鞠义军  摄

双模盾构机成功实现长距离穿江

盾构施工，简单讲，就是指掘进机在掘进的同时，构建（铺设）隧道之“盾”——国内地铁盾构施工技术目前已经非常成熟，集开挖、支护、出渣于一体，可以实现隧道的一次成型。

根据规划设计，轨道交通资阳线需分左线和右线两次斜穿沱江。其中，左线正下穿沱江长度为395米，右线正下穿沱江的长度为425米，隧顶距河底距离为15.2米，最深处达地下55米。

张守南介绍，与平常的地铁施工不同，这次穿越沱江地质情况特殊：主要地层为中风化泥岩及砂岩地层，“在这种复杂地层中掘进，盾构机易出现管片上浮、刀盘结泥饼、盾构包裹、盾尾渗漏水等现象，是巨大的挑战，特别是要避免出现江水渗漏和涌水的情况”。

这就涉及到一个盾构机的选取问题——传统的盾构机，是否还用得上？

“在成都地铁修建的过程中，一直以来都采用单种掘进模式的盾构机。但长距离穿越沱江，传统的土压模式就行不通了。”张守南是成都地铁首台盾构机司机，有着丰富的盾构机施工经验，从成都地铁1号线建设开始，至今已先后参与成都9条地铁线路建设。

双模式盾构机开始上场，这是集土压和泥水两种模式于一体的盾构机。“相对于传统盾构机，双模盾构机可根据现场掘进地质地层和风险源等实际情况，灵活进行土压和泥水两种模式的切换。”成都轨道建设管理有限公司相关负责人介绍说，相比土压模式，泥水模式下，刀片对岩层和泥土的切割更碎小，在掘进过程中，直接用泵抽的形式，通过管道排到位于地面的泥水分离厂，安全又快捷。

然而，两种模式的切换，也并不容易。“泥水模式对于成都地铁施工来说，还相对陌生，这是一个新东西。”张守南介绍，在对技术进行攻关和熟练掌握的基础上，穿江期间，项目团队还每天对盾构备品备件进行清查，确保供应充足。

双模盾构机精准化管控让轨道交通资阳线穿越沱江顺利推进：左线从10月12日开始掘进，11月6日结束；右线自11月17日开始掘进至12月10日结束。

对穿江进行智能监控。 鞠义军 摄

加快推动传统盾构技术创新

按照进度，轨道交通资阳线将于2024年底建成通车。

“穿越沱江，是一个难度最大的节点。接下来，我们将向着明年5月份的全线洞通目标发起冲锋。”杨勇介绍，截至目前，轨道交通资阳线7座车站已全部封顶，盾构掘进已完成掘进总量的70%，3个区间实现洞通。

穿越沱江，并非意味着结束——某种意义上，是一个新开始。“穿江期间，盾构成型管片无错台或渗漏情况，平均日掘进12米，顺利实现了双线穿江盾构安全、高效的施工目标，为后续类似施工提供了宝贵的经验。”张守南说。

记者了解到，今年年初，由中国铁建昆仑投资集团牵头，成立了成都轨道交通建设首个双模盾构创新工作室——张守南盾构创新工作室。

在该创新工作室内，记者见到了一个渣土样品陈列展台，每一盒都贴着一个二维码。记者随机拿起一盒标号为“1058环”渣土取样。扫码信息显示：2022年10月31日宝苌盾构区间左线采样，掘进时间下午15时15分至15时54分，刀盘结束里程110758.655米，掘进速度42毫米/分，推力1860吨，盾构姿态：水平前1毫米、水平后-6毫米、垂直前-41毫米、垂直后-65毫米……

张守南强调说，对盾构重要掘进参数进行对比分析非常重要，“这将为下一步我们进行类似施工提供有效经验”。

据悉，在参与这条线路建设过程中，中国铁建昆仑投资集团盾构施工相继攻克高架上跨、盾构下穿大江大河等1400项风险源，并零沉降穿越成都双流国际机场。

而与此同时，伴随这一进程的是成都地铁的飞速发展：目前，成都已跻身“轨道交通第四城”，开通运营里程已超过550公里。

杨勇期待，“通过对双模盾构机穿越沱江的总结分析，希望能加快推动传统盾构技术创新，使技术将更加完善和成熟，解决更多复杂问题”。

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