科技日?qǐng)?bào)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(zhàn)地質(zhì)條件復(fù)雜、水壓大、長距離硬巖掘進(jìn)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(hào)”盾構(gòu)機(jī)正式開啟穿海之旅，上述難題將一一得到解決。據(jù)了解，隧道長度可達(dá)14.37公里的膠州灣第二海底隧道工程由青島國信集團(tuán)投資建設(shè)，是世界上建設(shè)規(guī)模最大、長度最長的海底道路隧道。因此，本次施工運(yùn)用了多項(xiàng)前沿技術(shù)，其中，穿海利器“國信號(hào)”盾構(gòu)機(jī)也將眾多智能系統(tǒng)融入其中。

(資料圖)

圖為施工現(xiàn)場。丁翔供圖

中鐵十四局膠州灣第二隧道項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人王君平向科技日?qǐng)?bào)記者介紹，膠州灣第二海底隧道地質(zhì)復(fù)雜，穿越多處破碎帶和上軟下硬地層；同時(shí)，該隧道將長距離在硬巖掘進(jìn)，最大水壓達(dá)到0.96兆帕，相當(dāng)于“指甲蓋大小面積上承受9.4公斤的壓力”，對(duì)于盾構(gòu)機(jī)工作面的穩(wěn)定、行進(jìn)姿態(tài)的控制、相關(guān)部件的檢修更換及管片結(jié)構(gòu)接縫等提出重大挑戰(zhàn)。

“針對(duì)盾構(gòu)區(qū)間地質(zhì)條件復(fù)雜、水壓大、長距離硬巖掘進(jìn)等難題，我們會(huì)同國內(nèi)外專家充分研究論證，對(duì)刀盤形式、刀具類型、耐壓耐磨能力等方面開展專題設(shè)計(jì)，打造了適應(yīng)長距離硬巖地層的穿海利器‘國信號(hào)’盾構(gòu)機(jī)。”中鐵十四局膠州灣第二隧道項(xiàng)目盾構(gòu)經(jīng)理陳宗凱表示，“國信號(hào)”配置了伸縮式主驅(qū)動(dòng)、伸縮式開挖倉監(jiān)視系統(tǒng)、泥漿循環(huán)系統(tǒng)、薩姆森保壓系統(tǒng)等一系列智能系統(tǒng)，還應(yīng)用了同步雙液注漿、同步拼裝等多項(xiàng)前沿技術(shù)。該裝備主軸承配備4道外密封和3道內(nèi)密封，可承受最大開挖面壓力達(dá)到1.2兆帕，以確保安全平穩(wěn)掘進(jìn)。

由于隧道施工復(fù)雜程度極高，中鐵大橋院承擔(dān)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(qū)域水深、流速大、通航密度高，施工海況復(fù)雜，海上氣候條件惡劣多變，灣內(nèi)斷裂帶密布，地質(zhì)條件復(fù)雜，勘查難度極大，安全風(fēng)險(xiǎn)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(xiàng)難題。他們?cè)谀z州灣海域連續(xù)奮戰(zhàn)300多個(gè)日夜，完成海上鉆孔242孔，進(jìn)尺20681米，形成《滄口斷裂專題研究報(bào)告》等關(guān)鍵勘察成果，突破性查明膠州灣海域?qū)Χ砭€位確定有重大影響的滄口斷裂性質(zhì)特征，優(yōu)化了二隧線位，大幅降低隧道施工潛在的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，為二隧項(xiàng)目的實(shí)施提供科學(xué)、可靠的地質(zhì)依據(jù)。

據(jù)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(diǎn)距海平面115米，采用雙洞雙向六車道的主隧道加中間服務(wù)隧道的布置方式，根據(jù)膠州灣海域地質(zhì)條件不同，施工方采用了“盾構(gòu)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(jìn)，并在海中對(duì)接。

在該工程中，盾構(gòu)法與鉆爆法在海底對(duì)接的接收硐室（類似于隧道中的安全洞）斷面積達(dá)到了666平方米，這相當(dāng)于1.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)籃球場大小，高度達(dá)到了30米，相當(dāng)于10層樓高度。

按照計(jì)劃，該隧道將于2027年12月份完工并通車運(yùn)營。

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