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地上往来通关,地下“曲”径通幽

全长2741米、开挖断面336.8平方米、宽19米、高21米,相称于8层楼房高。它既是天下最长的超大年夜断面曲线管幕地道,也是举世首座运用陀螺仪实施曲直精准对接的地道。

这就是去年12月28日贯通的港珠澳大年夜桥珠海连接线关键节制性工程,由中国铁建十八局集团承建的拱北地道。

值得留意的是,由于施工地段的土质特点,全部工程中有一段长度仅为255米的地道暗挖段。其走向不是水平的,而是曲线半径达900米弯曲的弧线。

一段不过255米的弯曲,背后有何意义?

谜底,只能是令天下赞叹的中国铁路工程技巧。其水平上下,中国工程院院士王梦恕作出了评价——“拱北地道255米暗挖段,集中了迄今人类扶植地道的整个难度”。

出路灼烁,蹊径“波折”

2016年间经拱北口岸往来珠海和澳门的同伙们,绝对不会想到,当自己和浩繁搭客排队解决过关手续的时刻,一项难度极大年夜的管道工程,正在脚下首要的进行。

拱北地道位于澳门联检大年夜厅口岸地下4至5米处。上面就是我国第一大年夜陆路口岸,即珠海拱北口岸,日收支关人数最高达30万次、车流达1万车次。

其地下的土层为粉沙质,富含地下水,承载力极低。

“在这种粉沙质地层,我们不只要打地道,还不能对地面上的澳门联检大年夜厅的运行有涓滴影响。”中国铁建十八局集团副总工程师兼港珠澳大年夜桥珠海连接线批示长潘建立说。

受地舆地形所限,拱北地道225米暗挖段被设计为双层叠加公路地道,即双向平面,行驶至联检大年夜厅下方时变成曲线半径为900米、高低叠加的弯曲外形。

选择什么样的施工规划,若何施工,成了摆在扶植者眼前一道难以超越的天下性难题。

潘建立奉告记者,环抱施工法的选择,项目扶植、设计、监理、科研院校和施工单位,颠末反复磋商钻研,仅查询造访钻研和规划比选,前后就花了3年光阴,终极抉择采纳“曲线管幕+冻结法”施工。

“土是粉沙富含水,就把土冻起来;地道不是直的,就用弯曲的管往里顶。”潘建立这样解释“曲线管幕+冻结法”施工。

这就样,沿着地道开挖轮廓线,336平方米的断面上,部署起36根直径1.62米、长255米的钢管;每根钢管内又含一根10厘米的盐水冷冻管。

管幕管道如同一圈地道,人可以进去,而此中的盐水冷冻管则只有人的胳膊细。

一圈环形“管幕”支护体系就这样形成了。

泥鳅穿豆腐,首用陀螺仪

既然地道有一段不是直的,在地道开挖之前,第一个拦路虎便是超大年夜曲线管幕施工。

与通俗直线管幕顶进技巧不合,这项工程需沿着“88米缓和曲线+167米圆形曲线”的轨迹顶进。

“这是要从弯曲的一段顶出来,与直线一段的端口精准对接。”潘建立说, 若非如斯,顶管难以对接成功,整项工程将毁于一旦。

以往曲线顶管顶进偏差能节制在15厘米就相称了不起,而拱北地道顶进的偏差必须节制在5毫米以内,相称于一粒通俗黄豆大年夜小,靠近零偏差。

此外,管幕群距地面近来间隔仅为4—5米,距澳门联检大年夜楼桩基1.6米,再加上多台次的泥水平衡顶管机要在软地皮层中,多次始发、接管,对地层反复扰动,互相影响的“群管效应”异常显着。

这就像一道名菜——泥鳅穿豆腐,也便是说,顶管机要在软如豆腐般的地层中,穿梭36次。

若何包管穿梭按必然轨迹,精准收支?

“我们引进了国际顶尖的泥水平衡式顶管机,考试测验应用陀螺仪在地下定位,引进正确制导技巧,建立自动跟踪丈量系统。”潘建立说。

自2013年6月第一根试验顶管始发,至2015年5月着末一根顶管顺利接管,历时2年,终于霸占了超长、超大年夜曲线管幕施工中面临的正确节制、地表沉降和管幕障碍物处置惩罚等一系列天下级难题,创造了“零偏差”的曲线管幕施工记载。

沙土易垮塌,冻起来再挖

管幕工程的完成,好比人的身段,只是搭起了“骨架”,而紧接着的冻结工程,使用冷却盐水管道这一“血脉”,沿着“骨架”轮回,终极才会构成完备的“人体”。

“没有冷冻,若对这个336平方米的管幕群直接开挖,极易导致地道整体垮塌。”潘建立说。

看看工程师采纳了什么妙计?

“我们首创超大年夜断面水平环向一次冻结技巧。”潘建立奉告记者,便是把暗挖段高23米,宽20米,厚2.6米,纵向长度255米的地段,变成了一个巨型的“冰柜”,使用人工制冷技巧,把松软含水的土层变成冻土,安然进行地道开挖功课。

设计施工单位的工程师们,环抱“冻起来、抗弱化、控冻胀”三大年夜原则展开了联合攻关,立异出一套系统的冻结规划,办理了施工中碰到的各种难题。

拱北地道暗挖段冻结工程,自2016年1月12日正式冻结,至12月尾,冻结圈厚度完全达到设计要求。

将沙土冻起来,办理了易垮塌的危险,但问题也来了。

长光阴对土层冻结,地道内部的冻土坚硬如钢,远超预感。因地舆情况特殊,老例的岩土爆破、静态爆破等开挖要领,在拱北地道根本弗成行。

采纳大年夜型机器废止设备,因为导洞净空太小,无法功课;采纳小型挖机,再配备旋挖钻头,因为机体太轻,开挖冻土的效率太低。

颠末赓续的设备选型和组织调剂,项目部想出了一个“五台阶十四部开挖功课法”,便是将巨型“冰砖”瓜分成“九宫格”,五层十四个导洞同步开挖,立体交叉功课。

“将每个导洞再分成三个微小台阶,每个小台阶设置设置设备摆设摆设一台小型掘客机破裂锤开挖冻土,人工共同修边,大年夜大年夜前进了开挖工效。”潘建立进一步解释说。

珠海连接线治理中间主任王啟铜博士觉得,拱北地道“长间隔曲线管幕和大年夜规模水平冻结止水技巧”的成功运用,填补了我国在繁杂地质前提下超大年夜断面地道施工技巧的空缺。

港珠澳大年夜桥全长为49.968公里,估计将于2017年事尾建成通车。(矫阳)

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