科技日報記者 王延斌 吳純新 宋迎迎 通訊員 丁翔 林鳳 吳希龍
在距離海平面115米的地下開掘隧道，需要挑戰地質條件復雜、水壓大、長距離硬巖掘進等“硬骨頭”，如何破解？
6月30日，位于山東省青島市的膠州灣第二隧道“國信號”盾構機正式開啟穿海之旅，上述難題將一一得到解決。據了解，隧道長度可達14.37公里的膠州灣第二海底隧道工程由青島國信集團投資建設，是世界上建設規模最大、長度最長的海底道路隧道。因此，本次施工運用了多項前沿技術，其中，穿海利器“國信號”盾構機也將眾多智能系統融入其中。
(資料圖)
圖為施工現場。丁翔供圖
中鐵十四局膠州灣第二隧道項目技術負責人王君平向科技日報記者介紹，膠州灣第二海底隧道地質復雜，穿越多處破碎帶和上軟下硬地層；同時，該隧道將長距離在硬巖掘進，最大水壓達到0.96兆帕，相當于“指甲蓋大小面積上承受9.4公斤的壓力”，對于盾構機工作面的穩定、行進姿態的控制、相關部件的檢修更換及管片結構接縫等提出重大挑戰。
“針對盾構區間地質條件復雜、水壓大、長距離硬巖掘進等難題，我們會同國內外專家充分研究論證，對刀盤形式、刀具類型、耐壓耐磨能力等方面開展專題設計，打造了適應長距離硬巖地層的穿海利器‘國信號’盾構機。”中鐵十四局膠州灣第二隧道項目盾構經理陳宗凱表示，“國信號”配置了伸縮式主驅動、伸縮式開挖倉監視系統、泥漿循環系統、薩姆森保壓系統等一系列智能系統，還應用了同步雙液注漿、同步拼裝等多項前沿技術。該裝備主軸承配備4道外密封和3道內密封，可承受最大開挖面壓力達到1.2兆帕，以確保安全平穩掘進。
由于隧道施工復雜程度極高，中鐵大橋院承擔全部海域段隧道勘察工作。
中鐵大橋院副總工程師曾洪賢介紹，膠州灣第二海底隧道區域水深、流速大、通航密度高，施工海況復雜，海上氣候條件惡劣多變，灣內斷裂帶密布，地質條件復雜，勘查難度極大，安全風險高。
早在一年前，中鐵大橋院便成立海底隧道勘察專班，研究解決海底勘察各項難題。他們在膠州灣海域連續奮戰300多個日夜，完成海上鉆孔242孔，進尺20681米，形成《滄口斷裂專題研究報告》等關鍵勘察成果，突破性查明膠州灣海域對二隧線位確定有重大影響的滄口斷裂性質特征，優化了二隧線位，大幅降低隧道施工潛在的地質風險，為二隧項目的實施提供科學、可靠的地質依據。
據了解，膠州灣第二隧道工程主線全長17.48公里，其中隧道海域段9.95公里，最深點距海平面115米，采用雙洞雙向六車道的主隧道加中間服務隧道的布置方式，根據膠州灣海域地質條件不同，施工方采用了“盾構法+鉆爆法”組合施工工法，分別從膠州灣東西兩岸向膠州灣掘進，并在海中對接。
在該工程中，盾構法與鉆爆法在海底對接的接收硐室（類似于隧道中的安全洞）斷面積達到了666平方米，這相當于1.5個標準籃球場大小，高度達到了30米，相當于10層樓高度。
按照計劃，該隧道將于2027年12月份完工并通車運營。
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